內(nèi)嵌式永磁同步電機ANSOFT設計

2萬字 47頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要 由于永磁同步電機利用永磁體進行勵磁，與電勵磁同步電機相比，它具有很多優(yōu)點，主要包括簡單的結(jié)構(gòu)，可靠的運行特性；同時，尺寸和形狀可以靈活多樣；損耗小，效率高；體積小，質(zhì)量輕等特點。為了達到充分利用永磁材料優(yōu)越性能從而提高電機的性價比的目的，磁路設計的改進顯得尤為重要。而成本相對較高的稀土永磁電機的設計，目前的設計方法依然不夠完善，一定意義上不利于了永磁同步電機的進一步應用和推廣。
在深入理解永磁同步電機的本體結(jié)構(gòu)和工作過程的前提下，本文著重研究了混合動力車用內(nèi)置永磁同步電機的電磁設計過程。首先，本文介紹了永磁同步電機的永磁體相對于轉(zhuǎn)子所處的不同位置的結(jié)構(gòu)及其特點，為了得到較高的轉(zhuǎn)矩密度，同時盡量減少永磁體用量，綜合選取“V”型永磁體。其次，分析了內(nèi)嵌式永磁同步電機的等效磁路和具體的工作原理。此外，本文在永磁同步電機的傳統(tǒng)設計方法的基礎上，描述了設計的大致流程，并給出了電磁設計的具體過程，完成電機的初步設計，其中包括相關(guān)參數(shù)的選取及計算。
最后，在完成電機的初步設計的基礎上，本文利用分析軟件ANSOFT Maxwell 2D建立了本文電機的二維模型，分析了電機的性能參數(shù)。經(jīng)評估發(fā)現(xiàn)，初步設計的電機無法滿足輸出轉(zhuǎn)矩要求，故通過改變永磁體的尺寸以及內(nèi)嵌角度，對電機進行完善。最終，一些重要參數(shù)的計算結(jié)果在文章的最后被給出，包括電機的鐵心損耗、反電動勢、齒槽轉(zhuǎn)矩等。結(jié)果表明：經(jīng)過優(yōu)化的電機符合磁路設計的要求，同時給出了額定負載下的磁鏈分布圖、輸出轉(zhuǎn)矩曲線圖、鐵耗求解曲線，最后對空載反電勢進行了諧波分析，并對轉(zhuǎn)矩脈動進行了分析說明。它達到了電機設計的任務書要求，且優(yōu)化之后具有一定開發(fā)實用價值。


關(guān)鍵詞：永磁同步電機，電磁設計，ANSOFT Maxwell 2D，有限元分析