基于組合磁極的V型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的研究.pdf

1、內(nèi)置式永磁同步電機(jī)具有較大的轉(zhuǎn)矩密度和優(yōu)秀的弱磁擴(kuò)速能力，在新能源汽車等領(lǐng)域倍受青睞。然而，傳統(tǒng)的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)也存在著氣隙磁密正弦度不佳，磁極在高溫下易局部退磁和稀土永磁材料價(jià)格較高等不足。針對(duì)上述缺點(diǎn)，本文提出了一種基于組合磁極的V型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)(Combined-Pole V-shape Interior Permanent-MagnetSynchronous Machine)，簡(jiǎn)稱CPV-IPMSM。該電機(jī)磁極由兩種永

2、磁材料構(gòu)成，分別是釹鐵硼材料和鐵氧體材料，根據(jù)兩種材料磁性能的差異通過改變兩者所占比例對(duì)電機(jī)氣隙磁密正弦度進(jìn)行改善，并利用鐵氧體材料的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和較強(qiáng)高溫抗退磁能力去彌補(bǔ)釹鐵硼材料在成本方面和高溫退磁方面的不足。本文的主要工作包括CPV-IPMSM的基本工作原理、初步方案設(shè)計(jì)、模型建立、磁橋尺寸和磁極尺寸參數(shù)優(yōu)化分析、溫度場(chǎng)分析和退磁分析。
　　首先用解析的方法分析了組合磁極電機(jī)的基本工作原理，建立了組合磁極等效模型。研究了兩種永磁

3、材料所占比例的改變對(duì)電機(jī)氣隙磁密正弦度的影響作用，根據(jù)主要技術(shù)要求，確定了CPV-IPMSM的初步設(shè)計(jì)方案，并以此建立了有限元模型。
　　其次，探尋了磁橋參數(shù)和磁極參數(shù)對(duì)CPV-IPMSM電磁性能的影響規(guī)律，進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)影響規(guī)律，先對(duì)磁橋參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，然后利用響應(yīng)面法構(gòu)造了CPV-IPMSM電磁性能和磁極參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，并按照技術(shù)要求建立了目標(biāo)函數(shù)及相應(yīng)的溫度場(chǎng)、退磁約束條件，經(jīng)過全局尋優(yōu)后將優(yōu)化完成的CPV-IPMS

4、M與傳統(tǒng)磁極電機(jī)進(jìn)行性能比較。
　　再次，建立了CPV-IPMSM的溫度場(chǎng)有限元模型，對(duì)CPV-IPMSM的溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了仿真研究。先計(jì)算了溫度場(chǎng)模型的相應(yīng)熱參數(shù)，確定了相應(yīng)邊界條件；然后，對(duì)兩個(gè)工作點(diǎn)下的CPV-IPMSM進(jìn)行溫度場(chǎng)校核與分析，驗(yàn)證電機(jī)設(shè)計(jì)的合理性。并依據(jù)結(jié)果建立等效熱路模型，探尋了溫度和磁極參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系。
　　最后，對(duì)兩個(gè)工作點(diǎn)下的CPV-IPMSM進(jìn)行退磁校核，并研究了CPV-IPMSM在不同工作