基于ANSYS Maxwell 2D内置式“V”型永磁同步电动机的转子结构优化-陈贤阳

《基于ANSYS Maxwell 2D内置式“V”型永磁同步电动机的转子结构优化-陈贤阳》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于ANSYSMaxwell2D内置式“V”型永磁同步电动机的转子结构优化[陈贤阳，黄开胜，明国锋，陈揆能][广东工业大学，广东广州510006][摘摘摘要要要]为了使整数槽内置式“V”型永磁同步电动机平稳运行，本文采用磁极偏移和转子偏心相结合的方法来降低电动机的齿槽转矩。基于ANSYSMaxwell2D对磁极偏移角度和转子偏心距进行扫描，得到最佳偏移角度和偏心距，这样为永磁同步电机降低齿槽转矩提供了一种可靠的方法。最后试制样机，通过和原先电机对比分析可知，电机的电气性能得到改善。[关键词]内置式；永磁同步电动机；磁极偏移；转子偏心；Maxwell2D；齿槽转矩Optimi

2、zationoftherotorstructureofinterior"V"typepermanentmagnetsynchronousmotors[ChenXian-yang,HUANGKai-sheng,MingGuo-feng,ChenKui-neng][FacultyofAutomation,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006][Abstract]Inordertomaketheintegerslotspermanentmagnetsynchronousmotorrunningsmoothly,thispa

3、perusesthemethodofthepoleshiftandrotoreccentricityarecombinedtoreducethecoggingtorque.ThepoleshiftangleandtherotoreccentricityarescanningbasedonMaxwell2D,thengetthebestdeviationangleandeccentricity,itprovidesareliablemethodforreducingthecoggingtorqueofpermanentmagnetsynchronousmotor.Finall

4、y,aprototype,throughthecontrastandanalysisoftheoriginalmotor,electricalperformanceofmotorisimproved.[Keyword]interior;permanentmagnetsynchronousmotor;magneticpoleshift;rotoreccentric;ANSYSMaxwell2D;coggingtorque1前言世界各国节能和环保的政策要求，电动汽车的研制和推广已得到广泛的关注，而对高性能驱动电机的研究也是电动汽车行业取得发展的关键因素之一。永磁同步电动机具有体

5、[1]积小、结构简单、高效节能、功率密度高等特点，广泛应用于电动汽车行业中。内置式转子磁路结构应用于弱磁调速范围较且要实现高速运转电动机。内置式转子磁路结构分为：径向式、切向式、混合式。综合分析这三种结构优缺点，本文采用径向式结构。此类结构优点是漏磁系数小、极弧系数易于控制、转子冲片机械强度高、转子不易变[2]形。文献[3]通过对比“一”型和“V”型转子中永磁体的提供气隙磁通和输出转矩，得出“V”型转子结构的永磁同步电动的电气性能得到改善。文献[4]得出“一”型和“V”型转子在不同工况下铁耗的分析“V”转子结构的铁耗明显小于“一”型。通过文献[3]和[4]的分析，“V”型转

6、子结构具有明显优势，本文采用“V”型转子结构。已知一款汽车用永磁同步电动机的主要参数，基于Maxwell2D有限元仿真，采用磁极[5]偏移和转子铁芯的偏心距措施，使电机的齿槽转矩得到优化。根据优化后电机尺寸参数试制样机，利用电机实验平台，测得样机的性能符合要求。1.1永磁同步电动机主要技术参数本方案主要技术指标如表1所示表1主要技术指标额定电压：183V额定转速：3000r/min额定电流：97A磁极厚度：5mm额定功率：30KW磁极位置：内置式额定效率：95.5%磁极形状；“V”型额定转矩：97N.m磁极材料：SmGo28磁极厚度：6mm磁极对数：4定子槽数：48铁心长度

7、：170mm2磁极偏移与齿槽转矩的关系分析为便于分析，假设永磁电动机电枢铁心的磁导率为无穷大，因此电动机内存储的能量近似为永磁体和气隙的磁场能量之和，可表示为：1∫2[hm]2W=B（q）dVVrhm+g（q，a）2m0（1）m2g（q，a）是有效气隙长度分布，其中0是真空中磁导率系数，B（rq）是永磁体剩磁，hm永磁体的充磁方向长度。永磁电机绕组不通电时永磁体和铁心和相互作用形成的转矩叫齿槽转矩，表示为磁场能量W相对于转子旋转角a的负导数，可表示为¶WT=-cog¶a(2)22把B（rq）和（hm（/hm+g（q