交流电磁场与直流电磁场哪个更强(自然电磁场和人工电磁场的区别)

强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气电子工程学院)、国家电网湖北省电力公司电力科学研究院、国家电网湖北省电力公司检修公司研究员凌在勋、周丽兵等，写在2018年第17期《电工技术学报》。对于笼型实心转子屏蔽感应电动机，由于其转子结构的复杂性，其参数和运行性能的计算方法仍然比较高。

本文将二维多层电磁场理论引入到CSRIM电磁场的解析计算中，建立了具有N层各向异性介质的CSRIM电磁场通用解析模型。然后，利用坡印亭矢量和波阻抗法，计算了电机转子反射到定子绕组侧的等效阻抗参数，并对其表达式进行了简化。最后，将CSRIM转子等效阻抗参数表达式应用于仿真样机的转子等效参数计算，并与传统参数计算方法和有限元计算结果进行了比较。

笼型实心转子屏蔽感应电动机(CSRIM)广泛应用于石油化工、国防、航空航天、核能发电、制冷等行业输送有毒、有害、易燃易爆、辐射和腐蚀性介质[1]。

该电机采用笼式实心转子复合结构，定子内表面和转子外表面装有屏蔽套，将气隙中的流体与电机的电磁结构部件完全隔离，使电机具有无泄漏、高可靠性、低噪声和良好机械性能的特点。但正是由于这类电机转子结构复杂，其电磁优化设计和精确的参数计算比常规电机更加困难。

目前，国内外研究人员对常见结构感应电动机的等效电路和等效电路参数进行了深入研究，其基于等效磁路法的参数计算方法也日趋成熟[1，2]，并在工程实践中得到了很好的验证。

为解决特殊转子结构异步电机的电磁计算问题，英国学者B. J. Chalmers等人对实心转子电机和复合转子感应电机做了一系列研究工作[3-6]，建立了复杂转子结构性能分析的二维多层电磁场分析方法。该方法是一种电磁场分析方法，可以有效地处理复杂转子结构电机的电磁场问题。

其基本思想是将电机的定子、转子和气隙沿径向分成若干平行的二维层，其中每层的磁导率和电导率可沿径向和切向分别设置为不同的值(即各向异性)，每层的电磁场角频率可通过坐标系变换进行转换。求解时，首先要确定各层的麦克斯韦方程组，利用边界和界面条件得到各磁场中电磁场的唯一解，从而确定电机中的能量传递关系。

由于二维多层电磁场理论广泛适用于旋转电机，国内外学者利用该理论建立了特殊转子结构感应电机的二维多层解析模型，并推导出了一般复合转子的等效电路参数表达式。20世纪80年代，有学者将二维多层理论应用于不同转子结构电机的性能分析[7-10]。

参考文献[7]利用二维多层电磁场理论推导出复合转子感应电机的等效电路参数，提出了一种物理概念清晰的实用电机等效电路。建立了完整的复合转子电机实用计算程序，并通过实验进行了验证。文献[9]和[10]分别用二维多层电磁场理论导出了轴向槽和环形槽实心转子异步电动机转子磁场的解析解，并给出了转子磁场的解析解

首先，利用二维多层电磁场理论，建立了具有N层各向异性介质的CSRIM通用电磁场解析模型。然后，求解该模型中电机转子侧的磁场分布。最后用坡印亭矢量和波阻抗法计算了电机转子反射到定子绕组侧的等效阻抗参数，并对其表达式进行了简化。

图1 csrim结构示意图

结论

本文在前人工作的基础上，将二维多层电磁场理论引入到CSRIM的电磁场分析和阻抗参数计算中，建立了适用于该类电机转子电磁场分析的物理模型。求解了电机在二维多层各向异性介质中的电磁场模型，简化了转子侧等效总阻抗的解析表达式。

但由于影响转子阻抗的几何尺寸、材料特性等参数变量较多，表达式形式复杂，不利于单独研究各个参数对电机整体性能的影响。这也影响了基于表达式集的电磁性能分析的程序设计。另外，该表达式不能单独考虑各导电层端部效应的影响，其在实际应用中的准确性有待进一步提高。