永磁同步电机与异步电机相比具有体积小、重量轻、效率高、功率因数高等优点，因此其应用越来越广泛。永磁同步电机的优越性能及输出性能与其电枢反应电抗参数Xd、Xq密切相关。较大的Xd和凸极率可以提高电动机的牵入同步能力、磁阻转矩和电动机的过载倍数，同时Xd影响着恒功率调速运行电动机的弱磁扩速能力。Xd与Xq之差越大，磁阻转矩越大，电动机的功率密度和过载能力也相应提高，而Xd与Xq的比值可以增大功率因数，进而提高效率，故电枢反应电抗及相关参数是设计永磁同步电机的关键之一。闪气隙对电机参数的影响又较为显著，为研究气隙对电机参数的影响，本文利用有限元方法分析内置式调速PMSM，主要分析了气隙长度对永磁同步电动机电抗参数和主要性能的影响。

 

 

一、东莞电机结构

 

永磁同步电动机种类很多，按转子磁路结构可分为表面式、内置式和爪极式。其中，表面式转子磁路结构又分为凸出式和插入式；内置式转子磁路结构又可分为径向式、切向式和混合式。

 

调速永磁同步电动机的应用范围极为广泛，一般来说对调速永磁同步电动机的主要要求指标是：调速范围宽，转矩和转速平稳，单位电流转矩平稳。实验样机采用内置径向式永磁同步电动机，电机模型如图1。

 

图1：永磁同步电动机样机结构

二、气隙磁场分析及电抗参数计算

 

1、环球电机模型

 

本文的电机参数如表1所示：

 

表1：样机主要参数

参数	苧位	数倌
额定功中	kW	30
额定电压	V	180
相数		3
额定频率	Hz	180
极对数		3
额定转矩	N·m	79.58
气隙长度	mm	0.7
定子外径	mm	196
定子内径	mm	128

为精确分析电机性能，必须保证建模的准确性。本文建立的二维电磁场模型如图2所示，东莞电机厂建立步骤如下：根据电机参数绘制几何模型；定义电机材料；设置模型激励源；对模型进行网络划分。

 

图2：永磁同步电动机模型

2、有限元仿真

 

本文使用有限元软件对气隙长度对0.8mm时的电机进行磁通密度云图的仿真，其仿真图如图3。基于上述模型可对电机不同气隙长度模型的交直轴电抗值进行有限元分析计算。改变气隙长度，使其变化从同时分析计算dq轴电抗变化。

 

图3：气隙为0.8mm时电机磁通密度云图分布

三、结论

 

本文以一台6极内置径向式永磁同步电动机为例，对其参数进行研究，使用有限元的方法分析了在选择不同气隙长度下永磁同步电动机屯抗参数的变化，指出交直轴电抗参数随气隙长度减小的变化规律，同时仿真计算出齿槽转矩、最高转速、反电势与气隙磁密及弱磁率和凸极率的数值变化。从电机性能的角度分析了东莞电机气隙长度的合理选择。最终确定选择0.7mm气隙厂度的电机在综合性能上最为合适。