表貼式永磁同步電機建模、分析與設計.pdf

1、表貼式永磁同步電機具有體積小、效率高、轉(zhuǎn)矩密度大等優(yōu)點，被廣泛應用到眾多工程領域中，是一類極具發(fā)展?jié)摿Φ墓?jié)能環(huán)保型電機。本文以表貼式永磁同步電機為研究對象，通過對電機磁場和電磁性能進行解析建模，重點分析了設計參數(shù)對電機性能的影響機制，并在此基礎上對低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機進行了設計和分析。
　　磁場計算是進行電機設計的重要步驟之一，也是分析永磁同步電機性能的基礎和前提?？紤]到定子開槽后表貼式永磁同步電機的設計變量較多、變量間彼此耦合

2、、難以直接獲得設計參數(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空載磁場簡化解析建模方法。該方法通過對氣隙磁路進行近似，將定子齒槽效應和轉(zhuǎn)子磁極分布分別考慮，降低了建模難度，簡化了表貼式永磁同步電機磁場計算過程，實現(xiàn)了定子齒槽效應對氣隙與永磁體內(nèi)磁場分布以及反電勢和電磁轉(zhuǎn)矩的影響分析。
　　齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁同步電機研究的重點和難點。為了抑制表貼式永磁同步電機齒槽轉(zhuǎn)矩波動，本文采用輔助槽法

3、對電機結(jié)構(gòu)進行改進，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氣隙磁場解析模型，提出了一種普適性齒槽轉(zhuǎn)矩解析計算方法，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，同時分析了輔助槽參數(shù)對電機電磁轉(zhuǎn)矩和反電勢波形的影響。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，可對任意分布的輔助槽永磁同步電機齒槽轉(zhuǎn)矩進行計算和分析，準確度較高。
　　磁極是永磁同步電機的關(guān)鍵組成部分。針對含不等厚磁極的表貼式永磁

4、同步電機磁極參數(shù)難確定的問題，本文采用離散思想和磁場疊加原理對傳統(tǒng)子域模型法進行改進，建立含有不等厚磁極的表貼式永磁同步電機磁場、齒槽轉(zhuǎn)矩、反電勢以及電磁轉(zhuǎn)矩解析模型，分析了不等厚磁極形狀參數(shù)對電磁性能的影響機制，并結(jié)合粒子群算法對電機的磁極形狀進行優(yōu)化設計。該設計方案有效地改善了氣隙磁場分布、減小反電勢諧波、削弱電機轉(zhuǎn)矩波動，提高了電機的整體性能。
　　基于上述理論分析，本文對一臺11kW低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機進行設計。通過對電