永磁同步电动机之永磁电机参数计算

    本节以永磁同步电机为例，介绍永磁电机的参数计算方法。根据磁场分析结果，求电机的参数有许多方法，但各种方法的精度不同。由于数值计算时两个大数相减会减少有效数字的位数，应尽量避免两个大数相减。为提高计算精度，经实践，推荐下列计算方法。

    3.1气隙磁通密度

利用电磁场计果，可以求得电机气隙磁通密度的分布情况，如图49所示，设在定子铁心和气隙交界面上共有n个节点，第k个节点与第k + 1个节点之间的圆弧长度为瓦，依次类推。由式（4-6 )，当剖分足够细时，可以认为在第k段弧上的径向气隙磁密。式中A ，Al ―分别为第k个节点与第k + 1个节点处的磁矢位。节点k处的径向磁密可通过节点k左、右两条单元边上径向磁密的加权平均得到。

    对径向气隙磁密进行谐波分析，可得到气隙磁密的基波和各次谐波幅值，图4一10给出了一台样机气隙磁密及其基波的分布曲线。

3.2空载励磁电动势

空载励磁电动势可通过计算空载气隙滋密和相绕组磁链等方法求得。但用式（446）求B时出现了两个大数相减，要尽量避免．此处介绍一种计算简便、精度较高的方法―根据定子内圆上节点磁矢位的傅里叶分解直接计算励磁电动势。以一个周期内定子内表面上节点的磁位为纵坐标进行傅里叶分解，得到分布曲线A（幼式中z ―半周期的圆弧长（每极）。由干两点间磁矢位差的绝对值就是单位长度内两点之间的磁通量所以上式第一个余弦项系数a代表电机单位长度每极穿轴基波磁通的1 / 2．正弦项系数61代表电机单位长度每极d轴基波磁通的1厂2 。这样，每极下空载基波气隙磁通。

    此外，利用上述方法可方便地求出不同负载倩况下交、直轴基波气隙磁通和交、直轴励磁电动势。

3.3电枢反应电抗与负载励磁电动势

     水磁同步电机电枢反应电抗X “和X，的计算方法与电励磁电机不同，水磁体没有电励磁的“开路”和“短路”状态，永磁体的励磁作用是固定存在的，因而不考虑永磁体作用的计算方法显然没有实际意义。同时．电枢磁动势不同，电机内磁场的饱和程度就不同，因而电枢反应电抗也就不同。而且交、直轴磁路同时经由定、转

子齿部和定子扼部闭合，因而交、直轴磁路之间的相互图影响也不容忽略。电抗参数必须根据水磁同步电机内部磁场的实际分布状态来求取。为此，需要用“负载法，，准确计算永磁同步电机的电枢反应电抗。具体过程如下：

3.3.1额定负载场的计算

    对于电流已知的情况，电磁场数值计算比较直观，只要改变少角，即可计算电机的不同运行状态，但一般电机都是端电压已知，而满足一定端电压U 。的电流1．只有通过解场以后才能得到。可以先假设一个电流的幅值与p角，解场求得交、直轴电动势，然后根据图4-11所示的水磁同步电机相量图，通过相量运算求得相应电压u，再求得电机的电磁功率尸，，如果所求出的电压和功率与额定值之差大于预先给定的误差，则需修改假定值，重新计算如此经过若干次迭代，得到满足端电压U 。的额定电流I，其迭代过程如图412所示。也可以利用后面介绍的场路藕合法，直接解出额定负载场。

3.3.2电枢反应电抗与负载励磁电动势

求出额定负载磁场之后，对定子内圆表面节点磁位进行谐波分析，得到基波的正弦项系数b和余弦项系数al，它们分别代表单位长度内d 、叼轴每极基波磁通的1 / 2 。额定负载时基波气隙磁通么、，内功率角砚和气隙合成电动势E，可由下式求出：。