软磁复合材料-Si钢组合铁心轴向磁通永磁电机的结构设计与研究

作者：张文晶; 徐衍亮^*; 魏顺航; 于爱国

来源：中国电机工程学报, 2021, 41(13): 4656-4666.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.201453

• 轴向磁通
• 永磁电机
• 工业机器人
• 软磁复合材料
• 组合铁心

为实现工业机器人伺服电机的小型化,该文提出采用具有高功率密度和高转矩/转动惯量比特点的轴向磁通永磁(axial flux permanent magnet,AFPM)电机应用在工业机器人中。根据软磁复合材料(soft magnetic composite material,SMC)和硅钢材料的性能特点,该文设计了一台SMC-Si钢组合铁心AFPM电机,建立SMC铁心和Si钢铁心AFPM电机模型进行对比研究,分析比较组合铁心AFPM电机与这两种电机之间的性能差异。此外,该文还通过采用单个定子盘旋转一定角度的方法对组合铁心AFPM电机的转矩脉动进行削弱。相比于传统径向磁通永磁(radial-flux permanent magnet,RFPM)电机,SMC-Si钢组合铁心AFPM电机结构更加紧凑,电机轴向长度大幅缩短。通过对比不同定子铁心结构AFPM电机得出,采用SMC-Si钢组合定子铁心结构可以有效提升电机额定电流下的输出转矩和电机过载条件下的效率。最后,该文通过样机实验,验证了组合铁心AFPM电机的理论设计和仿真结果。

• 单位
  郑州电力高等专科学校; 青岛海电电气有限公司; 山东大学