罗 玲，李 丹，吕晓威，王 震

(西北工业大学，陕西西安710072)

0 引 言

盘式电机的气隙磁场是轴向的，又称轴向磁场电机，具有轴向尺寸短、结构紧凑等优点。盘式无铁心永磁同步发电机不存在定转子铁耗，效率高，且消除了齿槽转矩的影响［1］，高磁能积、高剩磁密度、高矫顽力稀土永磁材料的应用解决了无铁心结构带来的气隙磁密低的问题，因此将其应用于风力发电领域能实现微风起动，提高风能利用率［2－3］。

盘式电机结构特殊，磁路长度、等效气隙长度及磁路饱和程度等均随半径变化，气隙磁场沿径向分布不均匀。目前，盘式电机电磁场的分析主要采用传统的等效磁路计算方法［4］，其中涉及的诸多参数需凭经验选取，计算精度不高。为了精确地分析盘式电机的电磁场分布，需进行三维电磁场仿真。然而，三维电磁场仿真建模复杂，仿真过程需要占用大量计算机资源和时间，仿真模型的不合理会导致计算机资源不够或者仿真精度不高。

本文应用电磁场仿真软件MagNet 建立一台盘式无铁心永磁同步发电机样机的三维仿真模型，利用静态求解器分析空载磁场分布规律，采用动态求解器计算其空载特性，并进行样机的空载试验，对实验结果与仿真结果进行对比分析。

1 仿真模型

1.1 样机结构及参数

本文研究的盘式无铁心永磁同步发电机为双边转子－中间定子结构，如图1(a)所示。主磁路从一个转子的N 极出发，轴向穿过气隙和与之相对的磁极，进入另一转子的背铁并沿周向到达相邻磁极，最后沿相同路径回到第一个转子的N 极形成闭合回路。……