與傳統(tǒng)的電勵磁同步電機(jī)不同,永磁電機(jī)采用稀土永磁體作為勵磁源,具有質(zhì)量輕,功率密度高,結(jié)構(gòu)簡單以及轉(zhuǎn)子側(cè)損耗小等優(yōu)點(diǎn),因而在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛,特別是具有凸極效應(yīng)的永磁同步電機(jī)易于進(jìn)行弱磁擴(kuò)速,具有更寬的調(diào)速范圍,在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用更為普遍。常規(guī)凸極永磁同步電機(jī)由于永磁體內(nèi)置于電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部,使得其直軸的磁阻大于交軸磁阻,而直軸電感小于交軸電感,當(dāng)功角小于90°時磁阻轉(zhuǎn)矩分量為負(fù)值,電磁轉(zhuǎn)矩的最大值出現(xiàn)在功角90°¹80°之間的位置,因此當(dāng)電機(jī)處于負(fù)載或過載工作狀態(tài)下永磁體就存在著一定的退磁風(fēng)險。此外,在這種狀態(tài)下電機(jī)的交軸磁路比較容易飽和,從而將會增加定轉(zhuǎn)子部分的鐵芯損耗,造成電機(jī)整體效率的下降。本文首先分析了永磁同步電機(jī)的基本理論,在常規(guī)凸極永磁同步電機(jī)的基礎(chǔ)上,提出了一種新穎的反凸極永磁同步電機(jī);其次應(yīng)用磁路分析法對一臺容量為550W的新型結(jié)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行電磁設(shè)計,并利用有限元軟件Ansoft對常規(guī)凸極永磁同步電機(jī)和新穎反凸極永磁同步電機(jī)進(jìn)行仿真分析,得到兩種電機(jī)的氣隙磁密,反電動勢,交直軸電感特性以及功角特性等。通過對仿真結(jié)果分析表明,與常規(guī)凸極永磁同步電... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

繞組連接方式

4新穎反凸極永磁同步電機(jī)的有限元仿真39它的仿真模型；2、可以先運(yùn)用AutoCAD或SolidWorks等軟件畫出電機(jī)的模型，然后直接導(dǎo)入有限元仿真軟件；3、在Ansoft軟件中的特定模塊RMxprt輸入電機(jī)的參數(shù)和尺寸，該模塊經(jīng)過求解分析后可以根據(jù)設(shè)計者的需要生成二維或三維的電機(jī)模型。本文的設(shè)計過程是先利用磁路計算方法得出電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體等主要尺寸，然后選擇在RMxprt模塊中輸入計算得到的電機(jī)尺寸，經(jīng)過分析求解后自動生成所需要的常規(guī)永磁同步電機(jī)的二維模型。再按照第三章分析的新型結(jié)構(gòu)電機(jī)的特性，進(jìn)一步優(yōu)化改造常規(guī)凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯結(jié)構(gòu)，最終形成本文所設(shè)計的新穎反凸極永磁同步電機(jī)。其中這兩種電機(jī)的仿真模型圖如下圖4-1所示：（a）常規(guī)凸極永磁同步電機(jī)模型圖（b）新穎反凸極永磁同步電機(jī)模型圖圖4-1兩種電機(jī)的Ansoft仿真模型圖Figure4-1Ansoftsimulationmodeloftwokindsofmotors兩種電機(jī)仿真模型的主要參數(shù)尺寸如下表4-1所示：表4-1兩種電機(jī)的參數(shù)Table4-1Parametersoftwokindsofmotors參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值額定功率550W定子外徑120mm額定相電壓220V定子內(nèi)徑80mm相數(shù)3轉(zhuǎn)子外徑79mm極對數(shù)3轉(zhuǎn)子內(nèi)徑22mm同步轉(zhuǎn)速1000r/min電機(jī)軸向長度85mm額定轉(zhuǎn)矩5.25N·m永磁體厚度3mm氣隙長度0.5mm永磁體寬度30mm4.2.2網(wǎng)格剖分對電機(jī)模型的網(wǎng)格剖分是有限元仿真建立過程中非常關(guān)鍵的一步，網(wǎng)格剖分質(zhì)量不僅直接關(guān)系到有限元仿真軟件的計算精度和運(yùn)算效率，而且也會對最后仿真結(jié)果的準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響。若想要對電機(jī)模型進(jìn)行高效且合理的網(wǎng)格剖分，則需

碩士學(xué)位論文40要擁有豐富的電機(jī)設(shè)計的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作為基矗有限元仿真軟件Ansoft的網(wǎng)格剖分使用金字塔型結(jié)構(gòu)。本文根據(jù)有限元仿真的求解精度同時還需要兼顧軟件的運(yùn)算效率，選擇對電機(jī)的各個部件進(jìn)行手動網(wǎng)格剖分，其中將按照每個部分的模型尺寸以及它們的材料性質(zhì)來確定網(wǎng)格長度。下面是兩種電機(jī)的各個部件的網(wǎng)格剖分尺寸：定子繞組：Length=1mm;永磁體：Length=1mm;半圓形空氣槽：Length=1.2mm;定子鐵芯：Length=2mm;轉(zhuǎn)子鐵芯：Length=2mm;轉(zhuǎn)軸：Length=3mm;band：Length=1mm;外邊界：Length=5mm;經(jīng)過手動設(shè)置每個模塊的網(wǎng)格長度后，得到兩種電機(jī)的剖分結(jié)果如下圖4-2所示：（a）常規(guī)凸極永磁同步電機(jī)（b）新穎反凸極永磁同步電機(jī)圖4-2兩種電機(jī)的網(wǎng)格剖分Figure4-2Meshapplicationoftwokindsofmotors4.3新穎反凸極永磁同步電機(jī)的仿真結(jié)果分析(AnalysisofSimulationResultsofNovelReverseSalientPolePermanentMagnetSynchronousMotor)4.3.1空載磁場分析PMSM轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部安放的稀土永磁體不僅作為磁源，而且也是構(gòu)成電機(jī)磁路重要的一環(huán)，由于稀土永磁體作為電機(jī)磁極其磁性能的分散性比較大，所以使得永磁同步電機(jī)內(nèi)部磁場的分布相對于電勵磁電機(jī)要復(fù)雜的多[54]。永磁同步

【參考文獻(xiàn)】：
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