基于組合磁極的一字型內(nèi)置式永磁同步電機的研究.pdf

1、內(nèi)置式永磁同步電機因其較高的功率密度和優(yōu)秀的弱磁擴速能力被廣泛應(yīng)用在電動汽車電驅(qū)動系統(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(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，降低氣隙磁場諧波，提高效率。在易退磁區(qū)域采用抗退磁能力強的鐵氧體材

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，進一步降低電機的成本。CPS-IPMSM具備高效能、高抗退磁能力、低成本等優(yōu)勢。本文針對 CPS-IPMSM原理分析、方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、溫度場分析以及永磁體退磁分析等幾個方面進行了研究。
　　首先，圍繞電機設(shè)計原則，結(jié)合組合磁極工作原理，對組合磁極永磁同步電機進行方案設(shè)計。提出了組合磁極等效分析模型，為氣隙磁場正弦化提供理論基礎(chǔ)。根據(jù)電機設(shè)計方案建立了組合磁極永磁電機有限元

3、模型。并計算了考慮交叉耦合時組合磁極永磁電機的電感，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組合磁極永磁同步電機進行優(yōu)化，確定電機結(jié)構(gòu)參數(shù)對電機電磁性能的影響。其中，以氣隙磁場正弦性為優(yōu)化目標(biāo)，提出了組合磁極最優(yōu)寬度比的選取原則，為組合磁極電機設(shè)計提供參考依據(jù)。得到滿足電機電磁性能和機械性能的優(yōu)化方案。與傳統(tǒng)的單一釹鐵硼材料磁極電機相比，組合磁極電機在氣隙磁場正弦性、空載反電勢正弦性、轉(zhuǎn)矩波動、釹鐵硼

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