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电工技术学报 2020年第11期35卷 2406-2414页

作者：倪有源王磊王群京合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 安徽大学电气工程与自动化学院合肥230601

在永磁电机设计中,转子磁极形状对永磁电机的电磁性能产生较大的影响。该文提出两种凸形不等厚磁极的永磁电机,分别为凸半圆形和凸梯形。对这两种凸形不等厚磁极的永磁电机进行建模,采用精确的子域模型方法,通过边界条件求解每个子域中... 详细信息

在永磁电机设计中,转子磁极形状对永磁电机的电磁性能产生较大的影响。该文提出两种凸形不等厚磁极的永磁电机,分别为凸半圆形和凸梯形。对这两种凸形不等厚磁极的永磁电机进行建模,采用精确的子域模型方法,通过边界条件求解每个子域中的拉普拉斯方程和准泊松方程,从而得到气隙磁场的解析式,并得到空载感应电动势、电磁转矩以及齿槽转矩等电磁性能参数的解析式。与永磁用量相同的传统表贴式永磁电机相比,结果表明:两种凸形不等厚磁极的永磁电机不仅空载感应电动势基波幅值较高,谐波含量较低,而且电磁转矩较大、齿槽转矩较小。此外,还分析了两种凸形不等厚永磁结构参数对永磁电机电磁性能的影响。最后,利用有限元法对解析模型的正确性进行了验证。

关键词：凸形不等厚磁极永磁电机解析法子域模型法电磁性能

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考虑隔磁桥饱和的内置式永磁电机磁场解析建模与分析

考虑隔磁桥饱和的内置式永磁电机磁场解析建模与分析

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作者：钟赛潮天津工业大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：内置式永磁电机隔磁桥子域模型法 Taguchi法

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表贴式永磁同步轮毂电机磁场分析与优化设计

表贴式永磁同步轮毂电机磁场分析与优化设计

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作者：齐晓东兰州交通大学

学位级别：硕士

轮毂电机直接驱动智轨车辆,简化了机械传动结构,使得车辆的空间利用率更高,便于采用多种新能源技术。因此,研制具有高电磁性能和高可靠性的轮毂电机是非常重要的。电机性能的提升需要通过优化电机结构得以实现,主要对PMSM（Permanent Ma... 详细信息

轮毂电机直接驱动智轨车辆,简化了机械传动结构,使得车辆的空间利用率更高,便于采用多种新能源技术。因此,研制具有高电磁性能和高可靠性的轮毂电机是非常重要的。电机性能的提升需要通过优化电机结构得以实现,主要对PMSM（Permanent Magnet Synchronous Motor,永磁同步电机）的结构设计、电磁场计算以及多物理场耦合分析三方面进行研究:（1）根据中国中车所研发智轨列车的结构和运行性能需求,采用磁路法初步设计出额定功率30k W、额定转速1187rpm、额定转矩241N·m的SPMSM（Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor,表贴式永磁同步电机）。在有限元软件中对电机定子轭部和永磁体进行仿真优化,得到内转子SPMSM的最优参数,并对电机的空载性能和负载性能进行分析。（2）针对高功率密度的SPMSM电磁转矩波动和永磁体涡流损耗大的问题,提出一种Halbach部分分段结构,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用部分分段结构,边界磁极与主磁极不等宽且不等厚,将其扩展为两种型式,即Hat-、THalbach部分分段PMSM。将求解域划分为槽身、槽口、气隙以及永磁体四个区域,采用子域模型法在二维极坐标下推导电机空载和负载时的气隙磁场分布、齿槽转矩以及电磁转矩的解析表达式,将解析解与有限元仿真结果进行对比,验证解析方法的正确性。（3）在Maxwell中建立10极12槽Halbach部分分段PMSM有限元仿真模型,在电磁场中对Halbach部分分段PMSM的永磁体结构进行仿真优化,对优化后具有Hat-、THalbach部分分段结构及其相关结构的PMSM的电磁性能进行对比分析,验证Halbach部分分段PMSM性能的优越性。（4）为了验证Hat-、T-Halbach部分分段PMSM的优化效果,在温度场和应力场中仿真得出Hat-、T-Halbach部分分段PMSM的稳态温度分布、永磁体等效应力和总变形。根据电磁场、温度场以及应力场的仿真结果得出Hat-、T-Halbach部分分段PMSM的优点和适合的应用场合。

关键词：轮毂电机 SPMSM Halbach部分分段结构子域模型法稳态温度分布

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