谐波削极型永磁同步电机的损耗与温度场分析

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1、中图分类号：TP341论文编号：102870318-SX054学科分类号：080800硕士学位论文谐波削极型永磁同步电机的损耗与温度场分析研究生姓名陈曦学科、专业电气工程研究方向电机与电器指导教师王凯教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringLossandThermalAnalysisofHarmonic-ShapedPermanentMagnet

2、SynchronousMotorAThesisinElectricalEngineeringbyChenXiAdvisedbyProf.WangKaiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的

3、学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2018.3.30南京航空航天大学硕士学位论文摘要飞机在现代生活中具有十分广泛的应用，随着社会的发展，人们对飞机性能的要求逐渐提高，而传统飞机的整体效率和可靠性低，排出的尾气也会造成温室效应，由此能源形式单一的全电飞机应运而生。对全电飞机而言，驱动电机是核心部件，对其性能要求较高，而永磁电机作为一种性能优良的高效电机成为驱动电机的

4、首选。谐波削极型永磁同步电机将谐波削极法应用在电机设计中，大幅度提高了电机的转矩密度。但是电机转矩密度的提升往往意味着损耗和温升增加，而电机的发热问题直接影响了电机的寿命和可靠性。本文主要围绕三次谐波削极型永磁同步电机的损耗和温度场展开一系列的研究和实验。首先，本文对谐波削极型永磁同步电机的永磁体边缘厚度和充磁方式进行了优化，给出了不同充磁方式下电机的电磁性能分析和对比，选取了最优的永磁体形状和充磁方式，并在此基础上进行后续研究。本文考虑到气隙磁场中的三次谐波分量会改变电机定子铁心的磁场密度，进而影响损耗和温度场，所以本文采用解析法和有限

5、元法对电机定子铁心磁密和损耗进行分析，结果表明：当保持基波幅值不变时注入三次谐波，三次谐波对定子磁密和损耗的影响主要与极槽配合相关；当保持最大永磁体厚度一致时，即增大基波和三次谐波幅值时，三次谐波会增加定子磁密和损耗。基于传热学原理，通过分析电机内的传热路径，结合对损耗的研究结果建立了等效热路模型和静态温度场有限元计算模型，计算了空载和负载时电机的温度场，比较了正弦削极型电机和三次谐波削极型电机温度场的异同，分析了三次谐波对电机温度场的影响。最后，对谐波削极型永磁同步电机进行了实验，测试了电机的反电势和转矩，验证了有限元计算的正确性，利用

6、功率分析仪测量了电机的损耗，并采用内置测温元件测量了电机绕组的温升，将实验结果与计算结果进行分析对比，显示了良好的一致性。关键词：谐波削极型永磁同步电机，三次谐波，充磁方式，损耗分析，温度场分析I谐波削极型永磁同步电机的损耗与温度场分析ABSTRACTAircraftiswidelyusedinthemodernlife,andrequirementsofaircraftperformancehasgraduallyimprovedwiththedevelopmentofthesociety.However,traditionalairc

7、rafthaslowefficiencyandlowreliability,andcanalsoresultinthegreenhouseeffect,sothesingle-energy-all-electricaircraftemergedatthehistoricmoment.Forall-electricaircraft,thedrivingmotoristhecorecomponent,whichhashighperformancerequirements.Asahighefficiencymotor,permanentmagn

8、etmotoristhefirstchoicetobethedrivingmotor.Harmonic-shapedpermanentmagnetsynchronousmotorisamoto