考虑隔磁桥饱和的内置式永磁电机磁场解析建模与分析

作     者：钟赛潮 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王慧敏;赵家欣

授予年度：2021年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：内置式永磁电机 隔磁桥 子域模型法 Taguchi法 

摘      要：永磁电机具有结构简单、运行可靠、功率密度高等优点,因而被广泛应用在包括航空航天、国防和日常生活的各个领域。磁场是电机内部能量转换的媒介,建立精确的永磁电机磁场分析模型,是高性能电机设计的前提和基础。本文围绕内置式永磁电机磁场计算和降低电机转矩波动问题,对内置式永磁电机磁场解析建模方法和电机转子隔磁桥结构对电机转矩波动的影响展开研究。本文取得的研究成果为内置式永磁电机磁场解析计算和提高内置式永磁电机性能提供了新思路。首先针对内置式永磁电机转子结构复杂,难以直接在极坐标系下解析建模,同时转子隔磁桥区域存在非线性磁饱和现象的问题,本文提出了一种能够准确考虑隔磁桥磁饱和影响的内置式永磁电机磁场解析建模方法。该方法基于磁通不变原理,将内置式电机几何结构进行等效变换,以使其更易于在极坐标系下进行建模,同时根据隔磁桥区域磁饱和程度不同,分别建立了隔磁桥子域和隔磁桥饱和溢出子域,利用迭代磁导率法求解了两部分子域的相对磁导率值,确定了电机转子隔磁桥区域的磁饱和情况。然后针对降低内置式永磁电机转矩波动的问题,本文提出了一种减小内置式永磁电机转矩波动的转子隔磁桥结构优化设计方法,基于Taguchi法实现了内置式永磁电机低转矩波动设计,揭示了内置式永磁电机转子隔磁桥结构参数对电机转矩波动的影响规律。最后以一台18k W内置式永磁电机为例,利用所提解析建模方法对样机进行了实验验证。结果表明,在空载和负载多种工况下,该解析模型均取得了较准确的磁场解析计算结果。