內(nèi)嵌式永磁同步電動機特性研究與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、內(nèi)嵌式永磁同步電動機(IPMSM)采用永磁體勵磁方式，取消了電刷、滑環(huán)等裝置，使得其結(jié)構(gòu)簡單，能量密度較同容量其它類型電機高，因而近年來在多種場合得到廣泛應(yīng)用。本文從電磁場和熱場兩個角度以一臺380V，11kW的IPMSM為例進行了深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在Ansoft中建立樣機的二維電磁場分析有限元模型，在靜態(tài)磁場模塊下得到樣機的靜磁場分布、氣隙磁密以及矩角特性曲線，并得出不同電流下轉(zhuǎn)矩最大時對應(yīng)的功率角。⑵推導(dǎo)出

2、定子三相電流與交直軸電感的對應(yīng)關(guān)系式，以此為基礎(chǔ)研究了在電樞電流一定的情況下隨著交軸電流和直軸電流含量所占比例的不同電機交直軸電感的相應(yīng)變化規(guī)律，為變參數(shù)控制系統(tǒng)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。⑶瞬態(tài)磁場中得到樣機的動態(tài)性能，包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、定子電流等的變化曲線，同時求出額定運行時的功率因數(shù)、效率、轉(zhuǎn)矩脈動系數(shù)等。采用解析法計算得出了不同逼近次數(shù)下電機齒槽轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)表達式以及相應(yīng)幅值并與有限元計算結(jié)果做對比，同時通過參數(shù)化分析得出齒槽轉(zhuǎn)矩隨某些重要參數(shù)的

3、變化規(guī)律，為優(yōu)化設(shè)計做準備。⑷采用Taguchi方法，以電機效率高和轉(zhuǎn)矩脈動系數(shù)小為目標(biāo)，通過優(yōu)化定子槽口寬、永磁體長寬、隔磁磁橋厚度和氣隙長度等得出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方案，并通過有限元仿真驗證了方案的正確性及可行性。⑸在Ansys中應(yīng)用APDL命令流的方式建立樣機熱場分析二維有限元模型。然后基于電機內(nèi)部傳熱學(xué)基本理論求解了樣機各個部分的熱傳遞相關(guān)系數(shù)。在熱穩(wěn)態(tài)場中得出樣機空載及額定負載穩(wěn)定運行時的溫度分布及熱流量分布。在熱瞬態(tài)場中將穩(wěn)態(tài)場