刘文奇, 崔皆凡, 李柏昕, 郝景申

沈阳工业大学 电气工程学院, 辽宁 沈阳 110000)

0 引 言

永磁同步直线电机(PMSLM)发展迅速，因其质量轻、体积小、结构简单、无中间驱动装置、推力密度大、响应速度快等优势在机床进给系统、机器人，航空航天等领域得到广泛应用。其中，特别是分数槽永磁同步直线电机(FPMSLM)，具有端部绕组短、铜耗小、转矩波动小等优点[1-3]。准确计算出PMSLM的气隙磁密是对其进行优化设计和性能分析的前提条件，国内外的许多学者利用多种方法对其进行了较为深入的研究。

目前广泛采用的方法有传统磁路法、有限元法、解析计算法[4-6]。文献[7]基于许克变换，借助许克变换工具箱分析了电机定子绕组产生的气隙磁场和永磁体产生的气隙磁场，该方法需要设计者精通许克变换工具箱的使用。文献[8]运用解析法获得电机磁场，但气隙磁导函数采用了相应的替代函数。文献[9]用傅氏级数法推导出FPMSLM的气隙磁场，虽然解析法和有限元法具有良好的拟合度，但利用分布卡氏系数计算铁心开槽对分数槽电机磁场的影响，增加了计算的复杂度。文献[10]将电机细分成多个求解区域，进而获得整个电机的磁场分布情况，此类方法可获得较高计算精度，但其求解过程较为复杂，不利于电机性能的快速分析。

对于FPMSLM，每个磁极下气隙磁场并不相同，因此不能只计算一对极下的气隙磁场。本文以单元电机整体为研究对象，对定子不开槽下的气隙磁场进行计算，再考虑定子开槽影响下的气隙磁密，推导了FPMSLM定转子整体耦合长度下任意位置的空载气隙磁场解析式，最后以2台单元电机，即10极 9槽、10极12槽FPMSLM为例，对其空载气隙磁场进行有限元仿真。……