永磁同步电机转子结构优化设计

摘要

为降低内置式永磁同步电机输出转矩脉动，研究了一种采用折线形永磁体，转子铁心表而采用分段圆弧结构，并在圆弧连接点处开角形槽的转子优化的设计方法。介绍了转子的拓扑结构，并对磁场及齿槽转矩进行了解析分析；采用Taguchi法确定关键参数的最佳取值组合，并与传统“一”形结构电机性能进行对比。首先比较分析了内置式永磁同步电机不同转子结构及其性能特点，使用等效磁路法建立了空载电动机的等效磁路模型，经过剖析计算出空载气隙磁密度，并经过有限元模仿对其进行验证，然后建立了3相4极24槽内置式永磁同步电动机的二维有限元模型，接着完善电机，电机调速范围在优化后扩大了百分之五十，最后优化电机的转矩。

关键词　磁场；有限元仿真；永磁同步电机；转子；结构优化

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摘要 I

Abstract I

引言 1

一、永磁同步电机 2

（一）国内外研究 2

（二）永磁同步电机理论 2

二、拓扑结构 4

（一）原拓扑结构介绍 4

（二）拓扑优化设计 4

（三）参数优化设计 4

三、磁场及齿槽转矩分析 6

（一）气隙磁场分析 6

（二）齿槽转矩分析 6

四、内置式转子冲片优化分析 8

（一）转子冲片有限元模型 8

（二）拓扑优化模型 8

（三）形状尺寸优化模型 8

五、实例验证及优化 9

（一）优化目标和约束条件 9

（二）粒子群算法 10

（三）实例验证 10

（四）Taguchi 法参数优化 12

结语 15

参考文献 16

致谢 17