无轴承永磁同步电机有限元分析

无轴承永磁电机径向悬浮力与电机绕组结构、永磁体厚度及悬浮力绕组中电流等存在着复杂关系,研究这些关系对电机优化设计具有重要参考价值。该文在介绍了无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理基础上,推导了径向悬浮力数学模型。用有限元分析和计算方法,讨论了无轴承永磁同步电机在定子绕组相应等效电流作用下,改变径向悬浮力绕组中的电流,电机气隙磁路分布状况;在电机气隙不变,改变永磁体厚度,计算和分析了径向悬浮力与永磁体厚度之间的关系;在电机转矩绕组极对数pM=2不变的情况下,对径向悬浮力绕组采用一对极pB=1和三对极pB=2方式绕制,计算和比较产生的径向悬浮力和麦克斯韦力大小。对pM=2,pB=3的实验样机,在静态悬浮状态下,测试了径向悬浮力和径向悬浮力绕组电流之间的关系,实验结论验证了ANSYS软件计算结果的正确性。