基于有限元分析的表貼式永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩研究.pdf

1、表貼式永磁同步電機(jī)具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、轉(zhuǎn)矩密度大等優(yōu)點(diǎn)，被普遍地應(yīng)用到許多工程領(lǐng)域中，是非常具有發(fā)展?jié)摿Φ墓?jié)能環(huán)保型電機(jī)。盡管永磁電機(jī)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但仍舊存在一些影響其輸出性能的問(wèn)題值得我們研究，其中比較重要的一種就是齒槽轉(zhuǎn)矩。永磁電機(jī)這種自身存在的齒槽物理結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)中產(chǎn)生一種轉(zhuǎn)矩，即便在電樞繞組不通電依的情況下依然會(huì)產(chǎn)生類似這種轉(zhuǎn)矩，即齒槽轉(zhuǎn)矩。齒槽轉(zhuǎn)矩將會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，從而引起振動(dòng)及噪聲，使電機(jī)難以平穩(wěn)地運(yùn)行，影

2、響電機(jī)的整體性能。此外，齒槽轉(zhuǎn)矩也會(huì)對(duì)位置控制系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)的精度和性能產(chǎn)生比較明顯的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了正弦波永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其穩(wěn)態(tài)性能和磁路設(shè)計(jì)作了比較深入的研究，為永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)作了鋪墊。分析了齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機(jī)理及其計(jì)算方法。⑵研究了半圓形輔助槽對(duì)永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響。利用半圓形輔助槽對(duì)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使用電機(jī)設(shè)計(jì)軟件MotorSolve對(duì)電機(jī)模型進(jìn)行有限元仿真分析，得到

3、了齒槽轉(zhuǎn)矩隨輔助槽半徑、槽數(shù)、槽位置等參數(shù)的變化規(guī)律，另外還研究了輔助槽參數(shù)對(duì)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩、反電勢(shì)波形和空載氣隙磁密波形的影響。⑶基于對(duì)輔助槽削弱齒槽轉(zhuǎn)矩方法的研究，設(shè)計(jì)了一臺(tái)永磁同步電機(jī)，并將輔助槽應(yīng)用到所設(shè)計(jì)的電機(jī)中。為了能更好地設(shè)計(jì)出高性能的永磁同步電機(jī)，對(duì)電機(jī)的定子槽、繞線方式、永磁體磁極及氣隙參數(shù)都作了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩、溫度場(chǎng)、損耗、氣隙磁密等性能進(jìn)行了有限元分析，最后設(shè)計(jì)了電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。⑷對(duì)加工好的樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)