直线步进电机齿层比磁导的分析计算

直线步进电机分析时常采用场路结合的方法，它可以将场的计算精确性和路的计算简明性结合在一起，保证计算具有一定的精度，应用起来比较方便。场路结合法中，主要是齿层比磁导的计算，即认为齿层以外的部分磁密为均匀分布，将齿层区域单独划分出来，进行局部场域的求解。

在步进电动机的计算中，传统的气隙比磁导法模型假定铁心各部分中的磁密都为均匀分布：定子、动子铁心分别为等磁位面。而实际的步进电动机铁心表面都有齿槽，齿部磁密常处于饱和状态。因此，气隙比磁导法与实际情况不符，计算误差很大。20世纪80年代，国内学者提出了齿层比磁导法种方法能比较准确地反映出电机内部的磁场分布。

在齿层比磁导法模型中，定义一个齿距范围内，单位铁心长度为齿层单元，在定子、动子齿根后一倍处作平行线，认为它是等位线。在不同的定、动子齿相对位置下取不同的饱和程度进行局部场域的求解，计算出齿层比磁导。

齿层比磁导和气隙比磁导的概念很相似，但二者有质的差别：首先，气隙比磁导仅是位置的函数，而齿层比磁导还和齿层磁压降有关其次，气隙比磁导是在定子、动子铁心表面为等磁位面的假设下求出的，这一假设相当于铁心的磁导率为无穷大，在铁心饱和时，误差较大。而齿层比磁导法充分考虑了定子、动子齿内磁场分布的不均匀性及磁化曲线的非线性，能准确地反映步进电动机齿层内复杂的磁场分布。

1齿层磁场求解的矢量位模型计算直线步进电动机的磁场时，每个极两个边端处齿的边界条件不同于磁极中部的齿，存在边缘效应。当每极下的齿数较多时，边缘效应可以忽略。

而本文所计算的样机每极下仅3个齿，齿数很少，必须考虑边缘效应，以一个极下的齿层为研究对象，进行求解。为了对这两种情况进行比较，这里分别进行了计算，图1给出了齿层磁场的计算模型。