弱磁調(diào)速永磁同步電機的優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、永磁同步電機具有高效率、高輸出轉(zhuǎn)矩、高功率密度以及良好的動態(tài)性能等優(yōu)點，越來越多的被應(yīng)用到運輸車輛、工商業(yè)電器、航空領(lǐng)域。相對于普通的電勵磁電機，永磁電機的勵磁不可調(diào)，對于需要低轉(zhuǎn)速下恒轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速下恒功率運行的應(yīng)用領(lǐng)域，弱磁擴速顯得尤為重要。本文采用Taguchi與時步有限元結(jié)合的方法，對內(nèi)置“V”型永磁電機的磁路結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。
　　本文首先通過電機調(diào)速控制理論，得出影響同步電機調(diào)速的重要參數(shù)，并對電感的兩種計算方法進行了對

2、比。同時對四種不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁電機的性能作比較，選擇出最適合弱磁擴速的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，通過Ansoft Maxwell軟件建立11KW內(nèi)置式同步永磁電機的2D時步有限元模型。
　　然后，為了滿足永磁電機在低速區(qū)恒轉(zhuǎn)矩輸出、高速恒功率區(qū)增大擴速范圍的要求，本文選擇了“V”型永磁電機的四個變量作為優(yōu)化變量，包括:磁鋼夾角、磁鋼距轉(zhuǎn)軸的距離、偏心距以及氣隙長度?；谔锟诜ㄅc時步有限元法的結(jié)合，以提高凸極率和減少齒槽轉(zhuǎn)矩為目標對的電機的磁路結(jié)

3、構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化，通過優(yōu)化前后的對比，驗證了該方法的優(yōu)越性。
　　齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁電機固有的一種現(xiàn)象，會引起電機輸出轉(zhuǎn)矩的不平穩(wěn)，導(dǎo)致振動和噪音，為了減小空載齒槽轉(zhuǎn)矩，本文選擇在槽數(shù)與極數(shù)配合和在定子齒上開槽以及轉(zhuǎn)子斜極配合的方法，通過優(yōu)化前后齒槽轉(zhuǎn)矩的對比，結(jié)果表明兩種方法均能夠減少齒槽轉(zhuǎn)矩。
　　最后，為了驗證弱磁擴速之后電機運行時轉(zhuǎn)子是否能夠承受永磁體因高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，在ANSYS Workbench軟件平臺對內(nèi)置式