調速永磁同步電動機系列化設計新方法的研究.pdf

1、調速永磁同步電動機具有結構簡單、效率高、功率密度高以及動態(tài)性能良好等優(yōu)點，在工業(yè)、商業(yè)電器、運輸車輛、航空等領域得到了越來越廣泛的應用。研究調速永磁同步電動機的設計方法，開發(fā)高效、標準、系列化的調速永磁同步電動機，具有重要的科研意義和應用價值。
　　目前，調速永磁同步電動機的設計主要參照感應電動機的規(guī)格進行設計。對于同一機座，由于電機功率、極數(shù)、槽數(shù)等的不同，定、轉子沖片也不同，造成電機沖片規(guī)格繁多，給電機的設計、制造、使用和維護

2、帶來很多不便。為縮短電機的設計和試制周期，減少模具數(shù)量，提高零部件的通用性，降低制造和維護成本，本文提出一種調速永磁同步電動機系列化設計的新構想，即:對同一機座號的電機，選用相同的極數(shù)和槽數(shù)，并采用相同尺寸的定轉子沖片;電機轉速不同，則供電頻率不同。基于此構想，本文圍繞內(nèi)置式永磁同步電動機的本體設計進行了系統(tǒng)研究，主要工作和取得的成果如下:
　　1)電機電磁結構設計研究。本文對調速永磁同步電動機的基本結構進行了分析，選擇V型結構作

3、為系列電機的轉子結構;對比了極數(shù)對電機結構和經(jīng)濟性的影響，確定了系列電機的極數(shù)為6;從鐵耗密度的角度，給出了系列電機鐵心磁密的確定原則，并進行了永磁體的設計;分析了不均勻氣隙對電機氣隙磁密分布、空載反電勢和齒槽轉矩等的影響;提出了一種內(nèi)置式永磁電機漏磁系數(shù)解析計算方法，并與有限元法計算結果進行對比，驗證了本文方法的準確性。
　　2)內(nèi)置式永磁電機齒槽轉矩分析、計算與削弱的研究。本文采用解析法分析了內(nèi)置式永磁電機的齒槽轉矩，鑒于解析

4、法計算準確度差，有限元法計算量大、計算周期長的特點，提出了一種齒槽轉矩快速準確計算方法。該方法基于能量法推導了齒槽轉矩的解析表達式，對計算所需的傅里葉系數(shù)則采用有限元法求取。通過有限元法求取不同結構的氣隙磁密分布，據(jù)此計算出轉子等效磁動勢和有效氣隙長度的分布，進而求出傅里葉系數(shù)，代入解析公式即可快速準確地計算出齒槽轉矩;本文對內(nèi)置式永磁電機齒槽轉矩的削弱措施進行了研究，主要分析了合理選擇極弧系數(shù)和采用不同極弧系數(shù)組合等方法。