同性极式感应子电机有限元分析及试验研究

同性极式感应子电机具有无刷励磁和结构简单等特点,在飞轮储能、脉冲功率电源等领域有着广阔的应用前景。首先给出同性极式感应子电机的拓扑结构和运行原理。采用有限元法分析了矩形槽、弧形槽和正弦形槽转子对电机气隙磁密、反电动势和转矩等电磁性能的影响,研究不同槽形的转子在高速旋转下的应力分布规律。然后,综合考虑电磁和机械特性,选择弧形槽转子结构的感应子电机作为对象,对其性能进行分析。最后,对一台感应子电机样机进行试验测试,验证了相关分析的合理性。研究结果表明：同性极式感应子电机采用正弦形槽转子虽能获得较为正弦的气隙磁密,但在相同槽深条件下其基波分量比矩形槽和弧形槽约少了25.2%和24.3%,并且输出转矩较低。此外,矩形槽和正弦形槽都出现了明显的应力集中,分别位于转子凸极根部和槽表面,而采用弧形槽具有更均匀的应力分布。