清华大学学报(自然科学版)年第卷第期ISSN100020054200444106ö36CN1122223öNJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2004,Vol.44,No.10131721320永磁同步伺服电动机的磁场分析与参数计算陶果,邱阿瑞,柴建云,肖曦(清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084)摘要:为了更有效地对永磁同步伺服电动机进行设计和系统中得到越来越广泛的应用。分析,需准确进行电机的磁场分析和参数计算。该文以一台在研制设计永磁同步伺服电动机时,在满足电定子为集中绕组、槽ö极比为9ö6、转子磁极为径向充磁圆筒机基本性能的条件下,如何使电机生产制造方便,并形磁极等结构特点的永磁三相同步伺服电动机为例分析了,尽可能地减少制造成本,是研究与设计人员应当考其磁场的分布情况,给出了电机的磁场分布图;对用电磁场虑的重要问题。本文以一台额定功率为400W、额数值计算来求解电机的空载反电动势进行了研究和分析;定转速为5000rmin的小型永磁交流伺服电动机同时对如何求解电机的定子绕组电感进行了研究。计算结果ö为研究对象该电机采用了一些特殊的结构形式如与实验所测的结果吻合较好。该文提出的磁场分析和参数计,,定子绕组采用集中绕组线圈直接套在定子齿上算方法,对这类结构的永磁伺服电动机的设计和分析具有很,;好的参考价值。槽ö极比(即定子槽与极数之比)为9ö6;转子磁极采用径向充磁的圆筒形磁极并直接套装在转轴上。针关键词:永磁同步伺服电动机;磁场分析;电感计算,对这种特殊结构形式的永磁同步伺服电动机进行设中图分类号:TM351文献标识码:A计和分析,目前国内还没有成熟的方法。经文献检索文章编号:100020054(2004)1021317204国外也少见有此类研究论文发表[1]。本文将采用电磁场有限元方法来进行电机的磁Analysisofmagneticfieldsinpermanent场分析与参数计算。magnetsynchronousservomotors1数学模型的建立TAOGuo,QIUArui,CHAIJianyun,XIAOXi分析永磁同步伺服电动机的电磁场问题,用矢(DepartmentofElectricalEngineeringandAppliedElectronicTechnology,TsinghuaUniversity,量磁位A来表征其磁场比较方便。由于电机磁场结Beijing100084,China)构沿轴向是均匀对称的,因此可采用二维的电磁场Abstract:Accurateanalysisofthemagneticfieldparametersis分析方法。又因为转子极数与定子槽(齿)数不是整importanttothedesignofpermanentmagnetthree2phase数倍关系,因此,在求解时宜采用整个电机为求解对synchronousservomotors.Thispaperdescribestheanalysisofthemagneticfieldsinapermanentmagnetsynchronousservomotor.象。电机的二维电磁场计算模型如图1所示。求解Thestatorwindingsareconcentratedcoilswoundaroundasingle电机磁场的有限元模型及边界条件为[2]:toothwithaslotsöpolesratioof9ö6,withcylindrical919A919Asurface2mountedpoles.Themagneticfielddistributionsaregiven+=-D,(1)9xL9x9yL9ywithanumericalmethodtocalculatethebackEMFfornoloadconditions.Thestatorinductancewasalsoanalyzed.Thecalculated19A19A-=Jc=HcûL,(2)valuesagreewellwithmeasuredvalues.L19nLL29nLKeywords:permanentmagnetsynchronousservomotor;analysisofAûABCD=0.(3)magneticfields;inductancecalculation其中:D为外加电流密度,L为材料的导磁率;L1、L2分别为永磁体外和内的导磁率,L为永磁体表近年来,永磁交流伺服系统具有逐步取代传统面;n为永磁体表面的外法线,Jc=Hc为等效永磁直流伺服系统的趋势,已成为现代伺服技术重要的收稿日