12/14混合勵磁磁通切換型電機的磁路模型

劉建 劉旭 劉福貴

摘 要：混合勵磁磁通切換型電機（hybrid excited switching flux machine，HESFM）不僅運行高效穩定，而且可通過勵磁電流調節氣隙磁場。與電勵磁磁通切換型電機相比，具有更高的轉矩密度。建立12/14 HESFM等效磁路模型并利用有限元仿真結果驗證。

關鍵詞：混合勵磁；磁通切換型電機；等效磁路模型

1 HESFM的電機結構

圖1三相混合勵磁磁通切換型電機的結構圖。電機為雙凸極結構，轉子即無永磁體又無勵磁繞組，而定子放入電勵磁繞組，永磁體充磁方向切向交錯放置在定子極。導磁橋為電勵磁提供并聯磁分路。

2 等效磁路模型

對12/14 HESFM，假定電機結構完全對稱，忽略邊緣效應和端部漏磁，只需建立電機1/4磁路模型。以A1繞組為例，將定轉子極中心線對齊當做起始位置，順時針轉動經過1/4電周期，繞組磁鏈達到正向峰值，相應等效磁路模型如圖2所示。

由于轉子齒數增多，在磁鏈峰值位置出現一個定子齒與2個轉子齒重合的情況，因此B、C兩極增加了2個磁阻，如圖2中橢圓所示。

3 有限元驗證

根據表1中A相正向磁鏈峰值估算值和空載反電勢峰值估算值，以nNr/60為工作頻率，利用三角函數構造磁路估算結果的波形。圖3為用余弦函數構造的A相磁鏈估算波形和有限元仿真波形。圖4為用正弦函數構造的A相空載反電勢的估算波形和有限元仿真波形。

綜上所述，12/14 HESFM的A相繞組磁鏈峰值和空載反電勢的有限元仿真波形和磁路估算波形變化趨勢基本一致，估算值和仿真值的誤差在5%左右，驗證12/14 HESFM等效磁路模型的有效性。

4 結論

本文結合磁路法和磁網絡法的思路，建立12/14 HESFM的等效磁路模型，通過對電磁性能的分析和有限元仿真結果對比，驗證磁路模型的合理性和有效性。

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作者簡介：劉建（1992-），男，碩士，電機電器及其控制技術；劉旭（1984-），男 ，博士、教授、博士生導師，主要從事新型電機及其控制方面研究；劉福貴（1972-），男，博士、教授、博士生導師，主要從事工程電磁場與磁技術方面的研究。