基于Ansoft调速永磁同步电动机电磁设计与优化

摘要

随着国民经济的快速发展，各行各业都对电机的性能提出了许多新的要求。永磁同步电机由于其体积小、效率高、功率密度高等优点成为研究的热点。但由于永磁电机转子结构的灵活多样性、磁路的复杂性、及永磁材料的失磁问题等使得永磁电机的设计比传统电机难，采用传统的等效磁路法计算的周期长、准确度低，而采用场路结合的设计方法可以快速、准确的设计并优化。
　　本文详细介绍了永磁同步电机的应用现状及国内外的研究趋势。对永磁同步电机定、转子设计及其优化设计做了详细的阐述。分析对比了18槽8极跟24槽8极两种电磁方案，采用场路结合的设计方法利用Ansoft软件设计了一台绕组为18槽8极单双层长短距、转子结构经过简化的永磁调速同步电机，并利用Ansoft软件的参数化对铁心长度、永磁体厚度、气隙进行优化。通过对这台电机的空载、负载仿真分析验证电机设计的合理性及本设计在转矩脉动抑制方面的优点。
　　针对目前采用等效磁路法设计永磁同步电机导致一些参数的计算精度较低的问题，本文详细的论述了利用有限元法计算电机的计算极弧系数、空载漏磁系数、交、直轴电抗等参数。

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第1章 绪 论

1.1 课题的背景与意义

1.2 Ansoft在永磁电机设计与仿真中的应用

1.3 永磁同步电机在国内外的研究趋势

1.4 课题研究的意义

1.5 本文主要研究内容

第2章 调速永磁同步电动机电磁设计

2.1 电磁负荷选取

2.2 定子设计

2.3 转子设计

2.4 工作特性计算

2.5 本章小结

第3章 基于Anso ft调速永磁同步电动机场路结合分析

3.1 电机等效磁路计算分析法

3.2 电机电磁场数值分析法

3.3 基于Ansoft的电机场路结合分析

3.4 本章小结

第4章 基于Anosft调速永磁同步电动机仿真与优化

4.1 电机初始电磁方案选取

4.2 调速永磁同步电机详细参数

4.3 电机Ansoft RMxprt仿真分析

4.4电机AnsoftMaxwell 2D有限元仿真分析

4.5 电机Ansoft参数化优化设计

4.6 电磁方案优化前后转矩脉动对比

4.7 电机试验及结果分析

4.8 本章小结

第5章基于Maxwell 2D永磁同步电动机系数计算

5.1 计算极弧系数的计算

5.2 空载漏磁系数的计算

5.3 永磁体交、直轴电抗的计算

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢