表貼式永磁同步電機(jī)建模、分析與設(shè)計(jì).pdf

1、表貼式永磁同步電機(jī)具有體積小、效率高、轉(zhuǎn)矩密度大等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到眾多工程領(lǐng)域中，是一類極具發(fā)展?jié)摿Φ墓?jié)能環(huán)保型電機(jī)。本文以表貼式永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象，通過對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)和電磁性能進(jìn)行解析建模，重點(diǎn)分析了設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)電機(jī)性能的影響機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上對(duì)低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析。
　　磁場(chǎng)計(jì)算是進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)的重要步驟之一，也是分析永磁同步電機(jī)性能的基礎(chǔ)和前提?？紤]到定子開槽后表貼式永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)變量較多、變量間彼此耦合

2、、難以直接獲得設(shè)計(jì)參數(shù)與性能之間的映射關(guān)系，本文將等效磁路法與磁位解析法相結(jié)合，提出一種求解表貼式永磁同步電機(jī)空載磁場(chǎng)簡(jiǎn)化解析建模方法。該方法通過對(duì)氣隙磁路進(jìn)行近似，將定子齒槽效應(yīng)和轉(zhuǎn)子磁極分布分別考慮，降低了建模難度，簡(jiǎn)化了表貼式永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)計(jì)算過程，實(shí)現(xiàn)了定子齒槽效應(yīng)對(duì)氣隙與永磁體內(nèi)磁場(chǎng)分布以及反電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的影響分析。
　　齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁同步電機(jī)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了抑制表貼式永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，本文采用輔助槽法

3、對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合子域模型法建立了含輔助槽的表貼式永磁同步電機(jī)氣隙磁場(chǎng)解析模型，提出了一種普適性齒槽轉(zhuǎn)矩解析計(jì)算方法，獲得了齒槽轉(zhuǎn)矩隨輔助槽槽深、槽寬、槽數(shù)、槽位置等參數(shù)的變化規(guī)律，同時(shí)分析了輔助槽參數(shù)對(duì)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和反電勢(shì)波形的影響。該模型充分考慮了輔助槽與繞組槽以及轉(zhuǎn)子磁極間的耦合作用，可對(duì)任意分布的輔助槽永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算和分析，準(zhǔn)確度較高。
　　磁極是永磁同步電機(jī)的關(guān)鍵組成部分。針對(duì)含不等厚磁極的表貼式永磁

4、同步電機(jī)磁極參數(shù)難確定的問題，本文采用離散思想和磁場(chǎng)疊加原理對(duì)傳統(tǒng)子域模型法進(jìn)行改進(jìn)，建立含有不等厚磁極的表貼式永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)、齒槽轉(zhuǎn)矩、反電勢(shì)以及電磁轉(zhuǎn)矩解析模型，分析了不等厚磁極形狀參數(shù)對(duì)電磁性能的影響機(jī)制，并結(jié)合粒子群算法對(duì)電機(jī)的磁極形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方案有效地改善了氣隙磁場(chǎng)分布、減小反電勢(shì)諧波、削弱電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，提高了電機(jī)的整體性能。
　　基于上述理論分析，本文對(duì)一臺(tái)11kW低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過對(duì)電