Аналитическое исследование магнитоэлектрического вентильного двигателя методом разделения переменных

Аннотация

Рассмотрен электромагнитный расчет магнитоэлектрического вентильного двигателя с целью анализа возможностей оптимизации его технических характеристик. При этом магнитное поле машины разбивается на ряд двумерных локальных полей, рассматриваемых независимо. Это ярмовые среды статора и ротора, арочные каналы в роторном сердечнике с постоянными магнитами, воздушный зазор, зубцовый слой статора, внешние немагнитные пространства, примыкающие к ярмам статора и ротора. Принимается допущение, что магнитное поле в элементах расчетной области является плоскопараллельным. В качестве источников магнитного поля учитываются магнитодвижущая сила обмотки статора, коэрцитивная сила магнитов и намагниченности магнитомягких ферромагнитных сред. Система линейных уравнений, полученная на основе равенства на границах сред магнитных потенциалов и магнитных индукций, решается методом разделения переменных Фурье. Из решения системы уравнений получено распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. Показано, что реактивный момент исследуемого вентильного двигателя практически устраняется при дискретном скосе магнитов с разбиением длины ротора не менее, чем на четыре участка. Сделан вывод, что метод разделения переменных Фурье – Эйлера, позволяющий аналитическими средствами решить систему двухмерных однородных уравнений в частных производных при умеренной дискретизации активной области электрической машины, можно рассматривать как некоторое корректное приближение к возможностям численных методов.