內嵌式永磁同步電機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，主要包括簡單的結構，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構和工作過程的前提下，本文著重研究了混合動力車用內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子所處的不同位置的結構及其特點，為了得到較高的轉矩密度，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矩要求，故通過改變永磁體的尺寸以及內嵌角度，對電機進行完善。最終，一些重要參數(shù)的計算結果在文章的最后被給出，包括電機的鐵心損耗、反電動勢、齒槽轉矩等。結果表明：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。


關鍵詞：永磁同步電機，電磁設計，ANSOFT Maxwell 2D，有限元分析