內(nèi)嵌式永磁同步電動(dòng)機(jī)特性研究與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、內(nèi)嵌式永磁同步電動(dòng)機(jī)(IPMSM)采用永磁體勵(lì)磁方式，取消了電刷、滑環(huán)等裝置，使得其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能量密度較同容量其它類(lèi)型電機(jī)高，因而近年來(lái)在多種場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。本文從電磁場(chǎng)和熱場(chǎng)兩個(gè)角度以一臺(tái)380V，11kW的IPMSM為例進(jìn)行了深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在Ansoft中建立樣機(jī)的二維電磁場(chǎng)分析有限元模型，在靜態(tài)磁場(chǎng)模塊下得到樣機(jī)的靜磁場(chǎng)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(shí)對(duì)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(duì)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(jī)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(jì)奠定基礎(chǔ)。⑶瞬態(tài)磁場(chǎng)中得到樣機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、定子電流等的變化曲線，同時(shí)求出額定運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)、效率、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)等。采用解析法計(jì)算得出了不同逼近次數(shù)下電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)表達(dá)式以及相應(yīng)幅值并與有限元計(jì)算結(jié)果做對(duì)比，同時(shí)通過(guò)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(jì)做準(zhǔn)備。⑷采用Taguchi方法，以電機(jī)效率高和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)小為目標(biāo)，通過(guò)優(yōu)化定子槽口寬、永磁體長(zhǎng)寬、隔磁磁橋厚度和氣隙長(zhǎng)度等得出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)有限元仿真驗(yàn)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(jī)熱場(chǎng)分析二維有限元模型。然后基于電機(jī)內(nèi)部傳熱學(xué)基本理論求解了樣機(jī)各個(gè)部分的熱傳遞相關(guān)系數(shù)。在熱穩(wěn)態(tài)場(chǎng)中得出樣機(jī)空載及額定負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的溫度分布及熱流量分布。在熱瞬態(tài)場(chǎng)中將穩(wěn)態(tài)場(chǎng)