永磁同步电机电枢电感和输出转矩的分析计算
4电机输出转矩的分析
永磁同步电机的输出转矩分为两部分:永磁体产生的永磁转矩和转子凸极效应产生的磁阻转矩，其计算表达式如式(9)
式中，P0—电机的极对数;ψf—一对极下永磁体磁链。
对于表贴式的永磁同步电机，由于交直轴电感大小几乎相等，根据磁阻转矩的计算公式可知，这类电机输出的磁阻转矩为0，但是对于转子磁钢内置式和插入式的电机，由于凸极效应的存在，使得交轴电感大于直轴电感，所以电机、磁阻转矩不再为0。在永磁调速电机中，电机高速弱磁运行时为了扩大电机的恒功率运行范围，常常借助于磁阻转矩的作用，所以有必要对电机的磁阻转矩进行计算分析。
在Ansoft的瞬态场中进行分析时，给电机的三相绕组加载电流激励源，方程如下式
式中，imax—相电流峰值;t—系统时间;f—激励频率。
要求峰值电流在260A时电机输出转矩143N·m，图14为电流在260A时，电机输出转矩与电流控制β角的关系。从图中可以看出当电流控制角约为35°时，电机输出最大转矩，随着控制角的不断增大，电机的输出转矩不断减小，当β=90°时，电机的电流完全变为直轴弱磁电流，此时电机的输出转矩为0N·m。
根据交直轴电流与电机定子电流的关系，由加载的电流和电流控制角，得出电机在不同电流控制角下的交直轴电流，利用前面分析计算得出的交轴电感，计算出电机电流为260A时的永磁转矩Tm和磁阻转矩Tr。永磁转矩Tm和磁阻转矩Tr与电流控制角之间的关系如图15所示。
从图15可知，随着电流控制角的增大，电机的永磁转矩Tm在不断减小，是由于直轴电流不断增大造成的去磁作用引起的。而磁阻转矩经历了由小变大又变小的过程，这主要是由于交直轴电流和电感的变化引起的。对比图14、图15可看出，通过瞬态场分析得到的电机的最大转矩和通过交直轴电感计算得到的电机的最大转矩相差很小，所以精确地分析电机的交直轴电感对于得到更为准确的磁阻转矩有及其重要的作用。图16是根据前面分析的交直轴电感计算得到的磁阻转矩的三维图。