实心转子电机转子参数很难确定,较准确的计算方法是有限元法,但是该方法比较耗时,对计算机硬件要求高。为解决实心转子电机参数计算问题,根据实心转子电机结构特点,建立圆柱坐标系和基于矢量磁位的偏微分方程组,得到了转子参数的解析表达式和曲率效应系数。综合考虑电机饱和影响、涡流效应和端部效应,结合等值电路,得到最大电磁转矩与定子参数和转子阻抗角相关,转子电阻正比与转子材料相对磁导率与转差率之商的平方根。用有限元法求解了电机的空载电流、起动气流和起动转矩,经实验验证,实验结果和计算结果满足工程误差要求,为实心转子电机的转子参数计算提供了参考。
实现转子电机具有结构简单、运行可靠、起动和调速性能好等优点,使得此类电机在重载起动、频繁制动和起动的工况下有广泛的应用。由于转子磁场受到端部效应、涡流效应、曲率效应和材料饱和的影响,转子参数极难确定,转子参数的准确计算受到学术和工程界的关注。实心转子电机的转子参数分析主要有解析法、数值法、场路耦合时步有限元等方法。用解析法时,虽不能准确考虑电机工况和材料饱和对参数的影响,但通过修正系数,依然能够得到满足误差要求的结果。与数值法相比,解析法具有简单、方便和易于发现规律等优点。数值法具有适应性强、易于处理非线性、非均匀媒质的优点,但数值分析软件造价昂贵,计算耗时,操作复杂,提高了电机生产成本。场路耦合的方法是近年来提出的新方法,处于发中,场路耦合系统方程复杂,增加了计算的难度。
转子材料的饱和对电机的参数影响很大,对转子材料的处理方式主要有等效率导率发和高阶抛物线数值拟合法,前者适用于数值法,后者适用于解析法。有学者依照高阶抛物线数值拟合法所得结论,引入转子电阻和电抗修正系数,用端部效应系数考虑转子端部效应对转子参数的影响,结合等效电路得到最大电磁转矩和定子参数和转子阻抗角相关,转子电阻正比于相对磁导率和转差率之商的平方根。用有限元法计算了空载电流、起动电流和起动转矩,有限元计算结果需考虑端部效应影响,计算结果修正后,满足工程误差要求,说明了计算方法和理论的正确性。
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