高速永磁同步电动机转子的设计研究

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1、申请上海交通大学工程硕士专业学位论文高速永磁同步电动机转子的设计研究学校：上海交通大学院系：电子信息与电气工程学院班级：Z1203121学号：1120312073工程硕士生：徐哲贝工程领域：电机导师Ⅰ：谢宝昌（副教授）导师Ⅱ：金焘（研究员）上海交通大学电子信息与电气工程学院2015年7月1ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeofEngineeringROTORDESIGNANDRESEARCHOFHIGH-SPEEDPERMANTMAGNE

2、TSYNCHRONOUSMOTORAuthor:XuZhebeiSpecialty:ElectronicsandCommunicationEngineeringAdvisorⅠ:XieBaochangAdvisorⅡ:JinTaoSchoolofElectronicsandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJuly,20152345上海交通大学硕士学位论文高速永磁同步电动机转子的设计研究摘要永磁同步电动机具有功率密度高、组成简单、运行稳定，低

3、损耗、高效率和控制性能优良等优点，最适合用于高速电机，是高速电机发展的主流方向。高速永磁同步电动机的应用范围极为广泛，已几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。高速永磁电机的设计，尤其是其转子设计有一定的难度。本文主要对高速永磁同步电动机转子设计中的一些关键技术进行了深入研究。第一部分主要研究高速永磁同步电动机转子电磁参数对电机性能的影响。首先，对高速永磁同步电动机转子的两种主要结构型式进行了分析，对比了两者在高速领域的适用范围。接着围绕空载漏磁系数和空载反电势两个影响永磁电机性能的关键参数展开研究，分析了两种转子结

4、构型式对这两个参数的不同影响因素和变化规律。第二部分主要研究高速永磁同步电动机转子结构对机械性能的影响。首先分析了表贴式和内置式两种转子结构型式对高速永磁同步电动机转子强度的不同影响，并针对本文将要设计的两台630kW、8200r/min的高速永磁同步电动机，各采用一种转子结构型式进行分析计算。接着对高速永磁同步电动机转子动力学采用有限元法和解析法进行分析计算，然后从工程应用的角度出发，对转子关键零部件的6上海交通大学硕士学位论文机械强度进行了分析计算，确保转子设计的安全可靠性。第三部分对高速永磁同步电动机转子的温度场进行了分析研究

5、。永磁电机的转子温度场是在设计中必须要考虑的一个环节。影响高速永磁电机转子温度的两个主要因素是转子涡流损耗和摩擦损耗，本部分先对这两种损耗提出了准确计算的方法，在准确计算了转子损耗的前提下，搭建转子温度场等效模型，设置边界条件和材料特性，对高速永磁同步电动机的转子温度场进行仿真分析，得出了较为准确的结果。关键词：高速永磁同步电动机，空载漏磁系数，空载反电势，机械强度，转子温度7上海交通大学硕士学位论文ROTORDESIGNANDRESEARCHOFHIGH-SPEEDPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORAB

6、STRACTBecauseoftheadvantagesofhighpowerdensity,simplestructure,reliableoperation,lowerlosses,highefficiencyandexcellentcontrolperformance,permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)isverysuitableforhigh-speedapplication,andisthemainstreamdirectionofhigh-speedmotor.Thehigh-sp

7、eedpermanentmagnetsynchronousmotor(HSPMSM)isalreadywidelyusedinaerospace,NationalDefenseandotheraspectsofdailylife.ThedesignofHSPMSM,especiallytherotordesign,hassomedifficulty.Therefore,somekeytechniquesoftherotordesignofHSPMSMarethoroughlyinvestigatedinthisthesis.Thef

8、irstpartmainlydiscussestheinfluenceofrotorelectromagneticparametersonmotorperformances.Firstly,thetwomainrotorstructu