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永磁电机凭借其高转矩密度、高效率等优势逐渐在工业机器人与数控机床场合广泛应用，其气隙磁通密度及反电动势（ElectromagneticForce,EMF）波形对电机性能和效率的影响很大，因此正确而快速有效地分析电机磁场性能是电机设计的基础。

精确子域解析法作为准确高效分析电机电磁场的方法近年来被国内外学者广泛运用，但大都是以气隙均匀的瓦片型磁钢结构进行子域解析计算。

工业机器人与数控机床驱动电机对反电动势正弦度和低转矩波动性能要求较高，面包型或偏心削极结构等特殊磁钢形状引起不均匀气隙的表贴式永磁同步电机成为研究的热点。但是相关文献以不同磁场解析方法对单一特殊磁钢形状永磁电机进行建模和磁场解析计算，未能统一考虑面包型和偏心削极结构等特殊磁钢形状引起不均匀气隙的表贴式永磁同步电机准确磁场解析计算。

河北科技大学电气工程学院、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室的研究人员赵士豪、陈进华、张驰、李争、孟玉龙，在年第14期《电工技术学报》上撰文，基于微分原理对不均匀气隙结构转子磁极进行径向等极弧分段，在二维极坐标下将电机结构划分为永磁体、气隙、槽开口和定子槽四个精确子域的解析模型，并建立泊松方程和拉普拉斯方程，通过分离变量法与傅里叶级数法求解偏微分方程，通过边界条件对各子域谐波系数求解以得到各分段磁极磁场分布，然后基于积分原理对其等效叠加得到电机二维磁场分布结果。

图1磁极偏心式永磁同步电机简化模型图2不均匀气隙转子简化模型

该解析方法同时考虑到瓦片型、偏心式与面包型磁极转子结构，可以计算任意单元数电机的空载、电枢及负载的磁场特性。在此基础上，计算了电机的齿槽转矩、电磁转矩及反向感应电动势，与有限元法的结果均吻合较好，研制的24极36槽偏心式磁极永磁同步电机实测反电动势波形与仿真结果吻合很好，验证了该解析方法的正确性，为进一步优化该类电机的电磁性能奠定了良好的基础，能够快速指导电机设计。

本文编自年第14期《电工技术学报》，论文标题为“不均匀气隙表贴式永磁同步电机磁场解析计算”。

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