磁路饱和对磁悬浮感应电机悬浮力的影响
摘 要 磁路饱和对磁悬浮感应电机悬浮力的大小和稳定性具有较大影响。本文先从数学上分析了磁路饱和对悬浮力的影响，并通过Ansys Maxwell电磁场有限元仿真软件建立了磁悬浮感应电机模型，并对其磁路饱和时的转矩和悬浮力情况进行了仿真，得出了悬浮力受磁路饱和的影响关系，为磁悬浮感应电机的优化设计提供了参考。
关键词 磁悬浮感应电机；悬浮力；磁路饱和
中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）24-0045-02
电机作为科技发展和社会进步的重要设备，越来越广泛的应用到各个工业部门，与此同时也对电机的性能提出了更高的要求。磁悬浮电机作为一种新型电机，具有无润滑、寿命长、无摩擦、无机械噪声等优点[1]，能很好的应用到高速、超高速电机的设计中去。
磁悬浮电机定子绕组分为两种绕组：转矩绕组和悬浮绕组，转矩绕组同普通的轴承电机定子绕组一样，为感应电机的运行提供转矩；悬浮绕组是磁悬浮电机所特有的绕组，往悬浮绕组中通入一定大小、频率、相位的悬浮电流能将转子稳定的悬浮起来[2]。在以往对磁悬浮感应电机的研究中，往往都忽略了磁路饱和的影响，为了研究磁路饱和对磁悬浮感应电机磁悬浮力的影响，本文先在理论上进行了分析，然后运用了Ansys Maxwell电磁场有限元仿真软件搭建了一个磁悬浮电机模型，并对其通入不同大小的转矩电流和悬浮电流，比较磁路饱和和忽略饱和时的悬浮力的情况，得出了相关结论，为磁悬浮电机的设计提供一定参考。
1 理论分析
根据文献[3]，作用在转子表面面积元上的麦克斯韦力大小为：
根据电机磁路结构和磁场的基尔霍夫定理[4]：
是气隙的磁场强度相量，是气隙的宽度，、分别是定子和转子上的磁压降相量。
向定子中的两套绕组输入三相交流电流，磁路饱和时，由于定转子铁芯磁导率变小，对比忽略饱和情况，定子磁势不变，而转子上的磁压降由于磁阻变大而变大，根据（1）和（2）得出磁路饱和时产生的悬浮力大小平均值比忽略饱和的情况下要小。同时由于输入的是三相交流电流，磁路不饱和时，电机转子表面的是同电流变化规律一样的正弦规律进行脉振的[5]，磁路饱和导致各个点上的的变化波形发生畸变，进而导致悬浮力的不稳定。
2 模型建立
本文用Ansys maxwell有限元仿真软件来仿真磁路饱和时磁悬浮感应电机悬浮力的情况。
根据文献[6]为了能产生一个可控的麦克斯韦力，实现转子的稳定悬浮，必...
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