采用磁障转子的内置式永磁同步电动机的设计与优化研究

发布时间：2020-05-28 02:54

【摘要】：永磁同步电动机是一种采用采用永磁体材料产生气隙磁场的同步电动机,无需励磁绕组和励磁电源,没有无功励磁电流,功率因数大,结构简单运行稳定可靠,损耗小,具有节能高效和功率密度高的特点。但是传统的内置式永磁同步电动机产生的气隙磁密波形基本上都是矩形波,谐波含量和谐波畸变率比较大,在采用正弦波电流供电时,会造成比较大的转矩脉动。目前常用的改善内置式永磁同步电动机气隙磁密的方法是采用一些特殊类型隔磁桥的新型转子结构,比如采用不对称分布磁障的转子结构,采用分段式磁障转子结构以及采用多磁障的拱形永磁体组合的转子结构。这些结构均能不同程度地改善永磁同步电动机气隙磁密波形,但是均存在结构复杂,加工装配难度大,高速运行时转子叠片机械强度得不到保证等问题。本文在对传统内置式永磁同步电动机转子特点进行了分析之后,在此基础上提出了一种采用磁障的转子来改善内置式永磁同步电动机的性能。由于该方案仅对传统内置式永磁同步电动机做很小改动,对结构的影响不大,因此它既能在一定程度上有效地改善气隙磁密波形,同时又具有结构简单稳定的特点,对电动机的运行可靠性影响不大。本文基于传统永磁电动机的设计方法,设计了一台样机的主要参数。并利用等效磁路模型设计该电动机磁障的初始参数。接着将优化前的传统永磁电动机、优化后的传统永磁电动机和带新加磁障的初始设计方案通过有限元法进行对比分析,以证明初始设计方案的科学性和合理性。然后采用田口法对磁障的初始设计参数进行优化,以气隙磁密基波幅值最大、谐波畸变率最小为优化目标,将电机磁障的四个参数作为优化因子,设计了证交试验。再对优化过的传统无新加磁障电动机、有新加磁障的初始设计方案和经过田口法优化后的方案进行对比分析,对比分析结果表明,经过田口法优化后的方案气隙磁密基波幅值和谐波畸变率要明显好于传统方案和初始方案。
【图文】：

图 1-1 永磁同步电动机横截面示意于其他电动机最主要的特征是转子动机的运行性能、控制系统、制造于永磁体安装方式、永磁体的充磁方见的转子结构，其典型图例分别如图工艺上看较为简单，但由于爪极式转步起动的能力，所以不常用，通常永子结构。

图 1-1 永磁同步电动机横截面示意图步电动机区别于其他电动机最主要的特征是转子磁路结构。转子致永磁同步电动机的运行性能、控制系统、制造工艺和适用场结构主要取决于永磁体安装方式、永磁体的充磁方向和磁障等因极式是三种常见的转子结构，其典型图例分别如图 1-2、图 1-3 和虽然在结构和工艺上看较为简单，但由于爪极式转子结构的永磁而且不具备异步起动的能力，，所以不常用，通常永磁同步电动机式转子两种转子结构。转轴定子转子铁心永磁体
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341

【参考文献】

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本文编号：2684588