2023年2月电工技术学报Vol.38No.3第38卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211647基于三维等效磁网络模型的混合励磁同步电机电磁特性分析佟文明王萍吴胜男贾建国（沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳110870）摘要针对分析混合励磁同步电机电磁特性时，三维有限元法计算量大、耗时长，解析法难以考虑铁磁材料饱和影响的问题，提出一种改进的三维等效磁网络模型。该模型考虑了模块化定子齿和转子极靴不均匀饱和，磁极间漏磁、磁极端部漏磁和定子槽内漏磁，能够快速预测具有模块化定转子结构的新型混合励磁同步电机的电磁特性；在建模过程中，根据电机转动时定转子的相对位置，建立相应的气隙磁导等效模型，以进行动态分析。利用该模型，计算了混合励磁同步电机的气隙磁通密度分布、磁链、反电动势和转矩，分析了电机的励磁调节能力。最后，将计算结果与三维有限元、样机实验结果进行比较，验证了该模型的准确性和有效性，为具有三维磁通路径特性的复杂结构电机提供一种快速的初期设计方法。相比于传统模型，该模型精度提高约9.5%；相比于三维有限元法，该模型所需计算时间仅为其0.05%。关键词：混合励磁同步电机三维等效磁网络模型三维有限元分析电磁特性分析中图分类号：TM3510引言混合励磁同步电机（HybridExcitationSynchronousMachines,HESM）由永磁和电励磁两种励磁源组合而成，具有气隙磁场调节方便、高转矩密度、效率高、弱磁操作简单等优点，在工业驱动、新能源交通运输装备和新能源发电等领域具有广阔的应用前景[1-6]。但与常规永磁同步电机相比，HESM的磁通路径在空间中呈三维分布，不能使用传统二维电机设计方法，导致HESM的初期设计、性能分析更为困难。为了分析HESM的电磁性能，通常采用有限元分析（Finite-ElementAnalysis,FEA）法[7]、基于拉普拉斯-泊松方程的解析法和等效磁网络（EquivalentMagneticNetwork,EMN）。FEA虽然计算结果精确，但是在电机设计初期，经常需要对电机结构参数进行改进，使用高精度网格的三维FEA会占用大量的存储资源，并且消耗大量的计算时间[8]。解析法是快速获取电机性能的有效工具之一，但是该方法难以考虑铁磁材料饱和的影响，会降低计算精度[9]。而EMN在FEA法和解析法之间取了很好的折中，将电机内磁通分布均匀的部分划分为形状规则的磁通管，且磁通管的数量远远小于FEA法中网格剖分的数量，计算时间大打折扣。此外，认为每个...
