基于組合磁極的一字型內(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)因其較高的功率密度和優(yōu)秀的弱磁擴(kuò)速能力被廣泛應(yīng)用在電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本文提出了一種基于組合磁極的一字型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)(Combined-Pole Straight-shape Interior Permanent-Magnet Synchronous Machine CPS-IPMSM)，通過采用稀土永磁材料和鐵氧體永磁材料組合的形式改善氣隙磁場(chǎng)，降低氣隙磁場(chǎng)諧波，提高效率。在易退磁區(qū)域采用抗退磁能力強(qiáng)的鐵氧體材

2、料改善永磁體局部退磁情況,并減少稀土永磁材料的用量，進(jìn)一步降低電機(jī)的成本。CPS-IPMSM具備高效能、高抗退磁能力、低成本等優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì) CPS-IPMSM原理分析、方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、溫度場(chǎng)分析以及永磁體退磁分析等幾個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　首先，圍繞電機(jī)設(shè)計(jì)原則，結(jié)合組合磁極工作原理，對(duì)組合磁極永磁同步電機(jī)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。提出了組合磁極等效分析模型，為氣隙磁場(chǎng)正弦化提供理論基礎(chǔ)。根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)方案建立了組合磁極永磁電機(jī)有限元

3、模型。并計(jì)算了考慮交叉耦合時(shí)組合磁極永磁電機(jī)的電感，探尋組合磁極直交軸電感變化規(guī)律。
　　其次，分別從磁橋尺寸和磁極尺寸對(duì)組合磁極永磁同步電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，確定電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電機(jī)電磁性能的影響。其中，以氣隙磁場(chǎng)正弦性為優(yōu)化目標(biāo)，提出了組合磁極最優(yōu)寬度比的選取原則，為組合磁極電機(jī)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。得到滿足電機(jī)電磁性能和機(jī)械性能的優(yōu)化方案。與傳統(tǒng)的單一釹鐵硼材料磁極電機(jī)相比，組合磁極電機(jī)在氣隙磁場(chǎng)正弦性、空載反電勢(shì)正弦性、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、釹鐵硼

4、用量、材料成本等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。
　　再次，結(jié)合電機(jī)各部分的損耗和采用等效方式計(jì)算的導(dǎo)熱系數(shù)，運(yùn)用商業(yè)軟件 ANSYS建立了CPS-IPMSM的溫度場(chǎng)模型，進(jìn)行了不同工況下溫度場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)分析以及瞬態(tài)分析，進(jìn)而驗(yàn)證了電機(jī)冷卻方案的合理性。并與傳統(tǒng)的單一材料磁極永磁同步電機(jī)的溫度場(chǎng)分布進(jìn)行對(duì)比。
　　最后，分析了永磁材料退磁的機(jī)理，并結(jié)合磁極區(qū)域內(nèi)的溫度，對(duì)正常工作狀態(tài)下的電機(jī)的退磁情況進(jìn)行分析。由于永磁體退磁主要發(fā)生在高溫環(huán)