大功率低速直驱永磁电动机动态转矩的时步有限元分析

2012-09-19罗应立赵海森

电力科学与工程 2012年1期

秦岚，罗应立，赵海森

(华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206)

0 引言

大功率低速直驱永磁同步电机与传统带有减速机构的驱动系统相比，具有结构简单、体积小以及效率高等优点;而永磁体的存在使得其功率因数较高，同时还可以降低激磁电流产生的铜耗。此类电机可直接驱动机械负载，淘汰了冗重的减速机构，在需要大转矩低转速的场合具有独特优势。然而，受极数多、每极每相槽数小等因素的影响，其谐波含量较大[1～5]且对转矩特性产生较大影响。

针对低速永磁电机转矩方面的研究，文献[6]从改进控制策略的方向出发，采用一种重复控制和PI控制相结合的方案来降低转矩/转速波动;文献[7]研究了不同转子槽楔的形状和宽度对于削弱永磁电机转矩波动的效果;文献[8]提出一系列改善低速永磁电机转矩波动的方法，如磁极斜极、调整极弧系数、调整磁钢尺寸、定子斜槽等。从收集到的文献看，对于转子极靴上的槽数以及气隙大小对转矩波动的影响尚缺乏研究。本文在利用时步有限元法对低速直驱永磁同步电机转矩特性进行研究过程中发现，在众多的设计参数中，气隙长度、极靴开槽个数这两个设计参数会对电机动态转矩产生较明显影响，因此，本文重点介绍这两个参数对动态转矩以及稳态转矩特性的影响。