某大容量立式同步电动机电磁方案的设计与优化

张 巍，张 宙

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)

0 引言

本文以国外某泵站项目大容量立式同步电动机为研究对象，该电机为多极低速同步电机。电磁方案的设计中每极每相槽数q的选择至关重要，可能会产生谐波引起电机发生振动噪声方面的问题，所以对电磁方案进行谐波分析以及转矩脉动的计算是相当必要的。项目从大型同步电动机减小、削弱谐波以及谐波引起的转矩脉动角度出发，对分数槽和整数槽两种方案进行优化计算，通过对比，为产品设计选择最优方案提供依据。这些计算可以优化大容量立式同步电动机方案，选出更加合理的最终计算结果方案，为掌握MW级立式水泵用电机关键技术和后期相关产品的研制，巩固我公司在大容量立式同步电动机领域的领先优势，为后续承接更多国外水利市场电动机项目奠定基础。

1 同步电动机的有限元分析理论和前处理建模

在进行有限元分析的时候，对电机做如下假设：

(1) 采用二维场模拟实际磁场，选用国际单位制，直角坐标系。

(2) 不计交变磁场在导电材料中的涡流反应，电机的磁场可作为非线性恒定磁场来处理。

(3) 忽略端部效应，磁场沿轴向均匀分布，电流密度和磁矢位只有Z轴方向的分量，采用矢量磁位AZ求解。

(4) 铁心里的磁导率是各向同性的。

(5) 电机外部磁场所占分量甚小，可以忽略，定子外表面圆周为零矢量位面。

电机内部磁场分布，运用有限元方法进行分析，用矢量磁位A表述计算区域内的二维电磁场问题时，需满足如下边值问题：