非晶合金高速永磁電機的優(yōu)化設(shè)計與鐵耗研究.pdf

1、非晶合金高速電機其具有高效節(jié)能、加工精度高等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實際，如數(shù)控雕刻機和高速離心機等。高速永磁電機運行在復(fù)雜多物理場耦合的條件下，涉及到電磁場分布、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、熱穩(wěn)定性等方面。本文從高速永磁同步電機的電磁特性和機械結(jié)構(gòu)特性出發(fā)，在時步有限元法的基礎(chǔ)上，利用兩款有限元分析軟件Maxwell ANSOFT和ANSYS Workbench，分別對該高速永磁同步電機進(jìn)行電磁場分析和電磁-機械應(yīng)力耦合場的分析。
　　首先

2、，利用Maxwell ANSOFT建立11KW高速永磁同步電機的2D時步有限元分析模型，將Halbach陣列應(yīng)用于永磁電機中，用時步有限元仿真軟件得到空載穩(wěn)態(tài)情況下不同的Halbach充磁角度對應(yīng)的氣隙磁密波形，總結(jié)出充磁角度與各次諧波的變化關(guān)系。
　　接著，為了減小4極表貼式永磁電機氣隙磁場中諧波含量過高所帶來的性能下降問題，提出Halbach磁體陣列與組合型磁極相結(jié)合的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，基于時步有限元計算軟件，利用田口法正交試驗，以諧

3、波畸變率THD和氣隙磁密基波幅值大小為評價標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化設(shè)計該電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)。優(yōu)化參數(shù)包括:磁鋼厚度、組合磁極的磁極配比、Halbach充磁夾角、弱磁極材料的矯頑力大小。優(yōu)化后獲得較好的空載氣隙磁密，提高了電機的穩(wěn)態(tài)運行性能。通過對比優(yōu)化前后氣隙磁通密度諧波含量，驗證了該優(yōu)化方法的有效性。
　　然后，為了校核在多物理場環(huán)境的綜合作用下，高速永磁同步電機轉(zhuǎn)子是否滿足機械強度和塑性要求，在ANSYS Workbench軟件平臺中對高速永