轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)與性能研究

詹奉明

摘要：本文針對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究，研究了目前的表面安裝的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)：包括無(wú)繞組永磁電機(jī)的動(dòng)力，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提高了電機(jī)磁場(chǎng)穩(wěn)態(tài)分布的特性，通過(guò)電容永久磁極永磁電機(jī)。結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)態(tài)特性。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子導(dǎo)體；內(nèi)置式永磁同步電機(jī)

1 前言

研究的永磁電動(dòng)機(jī)，可以節(jié)省能源，提高經(jīng)濟(jì)效益，具有現(xiàn)實(shí)意義。研究永磁結(jié)構(gòu)以及永磁定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，有不同的方法，并需要進(jìn)行復(fù)雜的分析與計(jì)算。

2 永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。

2.1 電磁設(shè)計(jì)

PM內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，永磁體位于導(dǎo)條和鐵芯軸孔之間的鐵芯中，通常交軸磁阻小于直軸磁阻，轉(zhuǎn)子磁路不對(duì)稱，所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩有助于提高過(guò)載能力和轉(zhuǎn)矩密度。鼠籠直接面向空氣氣隙，起動(dòng)性能好，廣泛應(yīng)用于要求起動(dòng)性能好的場(chǎng)合。與其他結(jié)構(gòu)永磁同步電動(dòng)機(jī)相比，內(nèi)置式結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是漏磁大，需要采取一定的隔磁措施，轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度差。

2.2 主要尺寸的選擇

永磁同步電機(jī)的永磁體，能選擇的主要尺寸是比較小的徑向尺寸。

2.3 氣隙大小的選擇

選擇合適的氣隙大小，易于安裝。

2.4 定子和轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)

為防止發(fā)動(dòng)機(jī)的油箱泄漏，為檢驗(yàn)齒部的磁通密度，磁通密度和機(jī)械強(qiáng)度的枷鎖有一個(gè)巨大的陰影按選擇定子齒的形狀。要嚴(yán)格機(jī)械強(qiáng)度的要求。轉(zhuǎn)子的選擇應(yīng)考慮電機(jī)的起動(dòng)性能。性能與磁通密度和轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度很重要。要確保轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，但由于永磁轉(zhuǎn)子上下分布。如果轉(zhuǎn)子環(huán)小，易發(fā)生斷條故障。由于一個(gè)額外的磁電機(jī)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子不能正常工作，發(fā)動(dòng)機(jī)也將損失降低電機(jī)的噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)噪音和振動(dòng)，降低平整度。

2.5 設(shè)計(jì)永磁

設(shè)計(jì)永磁同步電動(dòng)機(jī)和永磁體形狀，每個(gè)磁極的寬度決定了磁通量的影響，包括每個(gè)繞組的電動(dòng)勢(shì)，永磁同步電機(jī)必須在每一個(gè)階段的電動(dòng)勢(shì)小于附近的相電壓，同時(shí)確保發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)磁通密度的物理范圍。

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化與仿真

3.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

相比矩形磁鐵，小瓦制造很難磁化平行的矩形，永磁體磁化時(shí)，磁化的徑向結(jié)構(gòu)代替永久磁鐵和電動(dòng)機(jī)，成為永磁電機(jī)的應(yīng)用?；谏鲜黾夹g(shù)參數(shù)的永磁同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)的，永磁體寬度假設(shè)分析的電機(jī)轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極，即通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)度，寬度來(lái)判斷。永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)較單一，電機(jī)的空載磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電能在大小和分布的基礎(chǔ)上直接對(duì)每個(gè)磁極的空載磁場(chǎng)流量值的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，效率和性能起著決定性的作用。利用有限元分析軟件可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的建模進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)?？色@得轉(zhuǎn)子氣隙的磁通密度和在不同領(lǐng)域產(chǎn)生的結(jié)果。把文件列表用MATLAB軟件處理分析。從這些氣隙分布表明，電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的間隙磁感應(yīng)強(qiáng)度值太低，遠(yuǎn)低于期望值，從電動(dòng)機(jī)的氣隙諧波分析表明，基本內(nèi)容發(fā)動(dòng)機(jī)是不夠的，有害的波含量高，本機(jī)采用永磁體產(chǎn)生的氣隙寬度，太大間隙的寬度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能不好。轉(zhuǎn)子的核心是一個(gè)定子尺寸，盡可能針對(duì)空間。在該系統(tǒng)中，每個(gè)電極分為永久磁鐵。要降低發(fā)動(dòng)機(jī)的間隙寬度，對(duì)其轉(zhuǎn)子的有限元建模與仿真，并分析氣隙分布。

3.2 極電機(jī)結(jié)構(gòu)

隨著永磁段數(shù)的增加，每塊磁鐵間隙寬度減小，發(fā)動(dòng)機(jī)缺口在每個(gè)電機(jī)的氣隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。永久磁鐵的極數(shù)的轉(zhuǎn)子形成一個(gè)有間隙的磁通密度。進(jìn)行氣隙諧波分析。每極氣隙的永磁電機(jī)包括兩階段和三階段的結(jié)構(gòu)才能成型。在這段時(shí)間要測(cè)量電機(jī)氣隙的平均水平以及設(shè)計(jì)的價(jià)值。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，但增長(zhǎng)速度有限，而且增加非常困難，滿足汽車工業(yè)設(shè)計(jì)。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

分析了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的氣隙諧波，諧波電機(jī)軸的設(shè)計(jì)中，在定子槽中消除在電機(jī)氣隙，而在第三次諧波，使用有效的手段進(jìn)行控制，對(duì)消除需要的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提高電機(jī)的氣隙和波兩種波形，兩階段和三階段永磁電機(jī)氣隙分布。測(cè)量每極氣隙諧波和電機(jī)氣隙磁密密度，以及波形。一個(gè)連續(xù)分布的永磁體，在一種永磁段的兩側(cè)，但是會(huì)有漏磁的現(xiàn)象，對(duì)永磁同步電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)氣隙磁通密度轉(zhuǎn)子的改進(jìn)，建模與仿真是很必要的。保持一個(gè)比較分析，保持三個(gè)階段的同步。每極永磁同步電動(dòng)機(jī)的氣隙諧波要集中的處理，諧波有更大的抑制諧波。永磁同步電動(dòng)機(jī)每極氣隙分布不集中。攝動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，每極氣隙諧波集中氣隙含量的增加為4.03%。同時(shí)減少了諧波的含量12.12%，CLM電機(jī)諧波含量減少，氣隙磁通密度有顯著的改善。

新發(fā)動(dòng)機(jī)的功率角與傳統(tǒng)的相比較，磁路是不同的，當(dāng)新節(jié)點(diǎn)在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，路徑的精度在這段時(shí)間需要滿足的電磁數(shù)值計(jì)算。馬達(dá)是電力裝置的工作輸出轉(zhuǎn)矩軟件，具有重要價(jià)值，有不同的虛擬機(jī)能力。計(jì)算視角下功率、扭矩，每個(gè)永磁體是均勻分布的永久磁鐵。每束的磁阻轉(zhuǎn)矩，永磁同步電動(dòng)機(jī)非常關(guān)鍵，因?yàn)榉植嫉拇烹姍C(jī)，軸是約束的。永磁同步電機(jī)電抗差異小于軸的軸電抗，最大轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于角900，分析新的汽車角曲線的最大力量扭矩出現(xiàn)在超過(guò)100個(gè)職位。在整個(gè)角度扭矩特性有了顯著的提高，也提高了氣隙的空間，使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)改變，也提供了一個(gè)額外的改進(jìn)的磁阻轉(zhuǎn)矩，加強(qiáng)永磁同步電機(jī)的能力，更加大了動(dòng)機(jī)扭矩。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于傳統(tǒng)方法，開(kāi)發(fā)了本身具有的動(dòng)能力的永磁同步電動(dòng)機(jī)，對(duì)轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化與仿真，設(shè)計(jì)有效的永磁特性，并證明了新的轉(zhuǎn)子永磁的電性能能夠加強(qiáng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的能力。

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