宽调速永磁同步电机磁路结构优化设计

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1、天津大学硕士学位论文宽调速永磁同步电机磁路结构优化设计姓名：王平欣申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：王晓远2011-12中文摘要永磁同步电动机(PMSM)具有结构多样、体积小、功率密度高和效率高等明显优点，在电动汽车中有较高的应用价值和发展前景。同时由于永磁同步电机易于改变结构，各科研机构对永磁同步电机的结构不断优化，提出改进电动机本身结构、优化磁路结构等，从而提高电机性能，使永磁同步电动机获得更大的发展空间。本文针对永磁同步电动机的交直轴电抗参数，从气隙长度和转子开槽设计方案两个方面进行系统的设计分析和研究，对每种方案利用有

2、限元软件进行设计及仿真分析，指出不同设计方案下交直轴电抗参数的变化规律，以及在不同电抗参数下，电机性能的变化规律，从而达到优化电机性能的目的。本文对宽调速永磁同步电动机的转子磁路结构进行设计，在选定内置径向式结构的同时对电机的气隙长度和转子结构开槽设计方案进行仿真分析。为满足设计分析的需要本文首先对永磁同步电动机的基本结构作简要介绍，引出电机的由轴数学模型，进而讨论电机的气隙磁密、交直轴电抗参数和空载反电势对此类电机性能方面的影响。然后利用有限元仿真软件设计分析各种设计方案下的电机的气隙磁密、交直轴电抗参数和空载反电势等参数的变化，并

3、分析其对此类电机带来的性能影响。最后对各种设计方案进行比较分析，指出各方案优缺点以及各方案之间的某些方面的互补性。关键词：永磁同步电动机(PMSM)，气隙长度设计，转子开槽设计，气隙磁密，交直轴电抗ABSTRACTPermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)hasobviousadvantages，suchasthevarietyofstructure，smallsize，highpowerdensityandefficiency．Itsapplicationinelectricvehicleshasah

4、ighervalueandgoodprospectsfordevelopment．Asthestructureofpermanentmagnetsynchronousmotoriseasytochange，itisoptimizedbyvariousresearchinstitutions，usingthedesignofimprovingmotorstructureandoptimizingthemagneticcircuit．SothemotorperformanceisimprovedandthePMSMismakingagre

5、aterspacefordevelopment．Inthispaper,forthe由-axisreactanceparametersofPMSM，thedesignanalysisisfromaspectsofairgaplengthandslottedrotor．Foreachprogramthefiniteelementanalysissoftwareisusedfordesignandsimulation．Thevariationof由-axisreactanceparametersandthechangesofmotorpe

6、rformancearepointedout．ThemagneticcircuitstructureofrotorforwidespeedPMSMisdesignedinthispaper,theinternalradialstructureofthemotorisselectedtoanalysis．ThebasicstructureofPMSMisintroducedandthemathematicalmodelin由一axisisneed，thentheairgapfluxdensity,由-axisreactanceparam

7、etersandno-loadbackEMFofthemotorisdiscussedandanalysisedbyusingfiniteelementanalysissoftware．Finally,thefeaturesandshortcomingsofeachdesignaresummarizedthroughacomparativeanalysis．KEYWORDS：PermanentMagnetSynchronousMotor,Designofairgaplength，Designofslottedrotor,Air-gap

8、fluxdensity,dq-axisreactanceparameters第一章绪论1．1电动汽车的发展近年来，随着石油、煤炭等不可再生能源的大量消耗和储量的锐减，导致其价格不断上升，从而显著增加了以矿物能源为原料的相