钕铁硼永磁磁阻同步电机及其仿真分析
永磁辅助同步磁阻电机退磁仿真分析
Ｄ
设计分析
ｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ
施加退磁电流后，求取内外层永磁体充磁方向
（ Ｂ ０ ，Ｈ ０ ） 的面平均值，基于上述方法，通过式（１） 、式
（２） 对该面平均值进行数据处理，得到回复磁密 Ｂ ｒ２
结果如图 ５ 所示，计算得到该永磁体的平均退磁率，
参数
轴向长度 ｔ ／ ｍｍ
定子外径 ϕ ｓ０ ／ ｍｍ
转子内径 ϕ ｒｉ ／ ｍｍ
气隙长度 δ ／ ｍｍ
值
９０
对象中的永磁体材料为铁氧体，故选择第二种方法。
１６１
３１ ５
０ ６
２ 基于参数修正的退磁仿真
２ １ 计算原理
传统的永磁电机退磁仿真方法是将永磁体与某
相绕组轴线正对，并使绕组产生的磁势方向与永磁
Ｚｈｕｈａｉ ５１９０７０， Ｃｈｉｎａ； ２ Ｇｒｅｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ， Ｉｎｃ． ｏｆ Ｚｈｕｈａｉ， Ｚｈｕｈａｉ ５１９０７０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｉｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｄｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔｓ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ
的仿真手段评估永磁体的不可逆退磁是很有必要的。 介绍了基于参数修正的退磁仿真方法和基于瞬态场的退磁
仿真方法的计算原理，并进行了永磁体不可逆退磁情况的仿真。 两种退磁仿真方法的计算结果表明，基于参数修
正的退磁仿真方法更能反映永磁体的整体退磁情况，而基于瞬态场的退磁仿真方法更能反映永磁体的局部退磁
情况。
肖 勇１，２ ，陈 彬１，２ ，李 霞１，２ ，史进飞１，２ ，李 莹２ ，王 杜２
永磁同步电机毕业设计永磁同步电动机的电磁设计与分析
永磁同步电动机的电磁设计与分析摘要永磁同步电动机（PMSM）是一种新型电机，永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等优点，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。
和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而具有效率高，功率因数高，转矩惯量大，定子电流和定子电阻损耗小等特点。
本文主要介绍永磁同步电动机（PMSM）的发展背景和前景、工作原理、发展趋势，以异步起动永磁同步电动机为例，详细介绍了永磁同步电动机的电磁设计，主要包括额定数据和技术要求，主要尺寸，永磁体计算，定转子冲片设计，绕组计算，磁路计算，参数计算，工作特性计算，起动性能计算，还列举了相应的算例。
还通过Ansoft软件的Rmxprt模块对永磁同步电动机了性能分析，得出了效率、功率、转矩的特性曲线，并且分别改变了电机的三个参数，得出这些参数对电机性能的影响。
又通过Ansoft软件Maxwell 2D的瞬态模块对电机进行了仿真，对电机进行了磁场分布计算，求出了电流、转矩曲线和电机的磁力线、磁通密度分布图。
关键词永磁同步电动机；电磁设计；性能分析The design of Permanent-MagnetSynchronous MotorAbstractPMSM (Permanent-Magnet Synchronous Motor) is a new type of motor, which has the advantages of simple structure, small volume, light weight, low loss, high efficiency. Compared with the DC motor, it has no DC motor commutator and brush. Compared with the asynchronous motor, because it does not require no power excitation current, It has the advantages of high efficiency, high power factor, large moment of inertia, stator current and small stator resistance loss .The paper mainly introduces the PMSM's development background and foreground, working principle, development trend, taking asynchronous start permanent magnet synchronous motor as an example, it introduces in detail the electromagnetic design of PMSM, that mainly includes the rated data and technical requirements, main dimensions, permanent magnet calculation, rotor and stator punching, winding calculation, magnet circuit calculation, parameters calculation, performance calculation, calculation of starting performance , and also lists the revevant examples. We aslo can analyse the performance of PMSM through the Rmxprt module of Ansoft software and conclude that the characteristic curve of efficiency, power, torque. By changing two parameters of the motor, I get the optimal scheme of the motor. Through transient module of Ansoft software Maxwell 2D to simulate the motor parameters, the magnetic field distribution of the motor is calculated, I can be obtained the curves of the current and the torque, the distribution of magnetic line of force and the distribution of magnetic flux density.Keywords PMSM; Motor design; Performance analysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (4)1.1 课题背景 (4)1.2 永磁电机发展趋势 (5)1.3 本文研究主要内容 (6)第2章永磁同步电动机的原理 (7)永磁材料 (7)2.1.1 永磁材料的概念和性能 (7)2.1.2 钕铁硼永磁材料 (8)永磁同步电动机的基本电磁关系 (9)2.2.1 转速和气隙磁场有关系数 (9)2.2.2 感应电动势和向量图 (10)2.2.3 交直轴电抗及电磁转矩 (12)小结 (13)第3章永磁同步电动机的电磁设计 (14)3.1 永磁同步电机本体设计 (14)3.1.1 永磁同步电动机的额定数据和主要性能指标 (14)3.1.2 定子冲片和气隙长度的确定以及定子绕组的设计 (15)3.1.3 转子铁心的设计 (16)永磁同步电动机本体设计示例 (18)3.2.1 额定数据及主要尺寸........................................ 错误!未定义书签。
永磁同步电动机的功率因数仿真分析的开题报告
永磁同步电动机的功率因数仿真分析的开题报告题目：永磁同步电动机的功率因数仿真分析一、选题背景随着自动化技术的不断发展，电动机作为电力驱动的核心部件，在现代工业中的应用越来越广泛。
永磁同步电动机由于具有高效率、高功率密度、低噪音、易维护等优点，在很多领域得到了广泛的应用。
但是由于永磁同步电动机的功率因数通常为滞后性负载，其在使用过程中很容易产生电网污染、电能浪费等问题。
因此，对永磁同步电动机的功率因数进行研究和优化，对于提高电网质量、降低能源消耗具有重要的意义。
二、研究内容本课题主要是对永磁同步电动机的功率因数进行仿真分析。
具体内容包括以下几个方面：1. 对永磁同步电动机的整体结构进行建模和分析，包括转子、定子、永磁体等部分的特点和参数选取。
2. 根据建模结果，利用Matlab/Simulink软件进行电路仿真，模拟永磁同步电机的工作过程，得出电机的各种性能指标，如转速、电磁转矩、功率因数等。
3. 分析电机的功率因数特点，研究其在滞后性负载条件下的变化规律，结合电网条件，分析其对电网的影响。
4. 对永磁同步电动机的功率因数进行优化研究，通过改变电机控制方式、调整电机参数等方法，提高电机的功率因数，降低对电网的污染程度，提高能源的利用率。
三、研究意义本课题的主要研究内容是永磁同步电动机的功率因数仿真分析，旨在对电机的性能特点、对电网的影响以及优化措施进行深入的探究，具有以下几个意义：1. 为永磁同步电动机的性能分析和优化提供理论依据和技术支持。
2. 通过对电机的功率因数进行研究，提高其能源利用率，降低能源浪费，从而达到降低企业生产成本、提高经济效益的目的。
3. 通过对电机的功率因数影响进行分析，进一步提高对电网的责任意识，降低对电网造成污染的风险。
四、研究方法本课题采用以下研究方法：1.文献资料法：通过查阅相关文献资料，对永磁同步电动机的原理、结构、性能参数等方面进行全面深入的了解。
2.仿真模拟法：利用Matlab/Simulink软件进行电动机的建模和仿真模拟，了解电动机的特点和性能。
永磁同步电机发展与控制仿真研究
永磁同步机电发展与控制仿真研究永磁同步机电（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是一种采用永磁体作为励磁源的机电，具有高效率、高功率密度和高控制精度等优点，在工业和交通领域得到了广泛应用。
本文将探讨永磁同步机电的发展历程以及控制仿真研究的重要性。
一、永磁同步机电的发展历程永磁同步机电的发展可以追溯到19世纪末，当时科学家们开始研究磁场的性质和应用。
随着磁性材料的发展，永磁体逐渐被应用于机电中。
20世纪70年代，随着稀土磁体的浮现，永磁同步机电的性能得到了极大提升。
它具有高效率、高功率密度和高控制精度等优点，逐渐成为电动汽车、风力发电和工业机械等领域的首选机电。
二、永磁同步机电控制仿真研究的重要性控制仿真研究是永磁同步机电发展的重要环节。
通过仿真研究，可以对机电的工作原理、性能特点和控制策略进行深入分析和优化。
同时，仿真研究还可以减少实验成本和时间，提高研究效率。
因此，控制仿真研究在永磁同步机电领域具有重要的意义。
三、永磁同步机电控制仿真研究方法在永磁同步机电控制仿真研究中，常用的方法包括理论分析、数值计算和软件仿真。
理论分析是对机电的数学模型进行推导和计算，通过分析模型可以得到机电的性能曲线和工作特点。
数值计算是基于机电的数学模型，利用数值方法对机电进行计算和优化。
软件仿真是利用机电仿真软件，通过输入机电的参数和控制策略，摹拟机电的工作过程和性能表现。
四、永磁同步机电控制仿真研究的应用永磁同步机电控制仿真研究在机电设计、控制策略优化和系统集成等方面具有广泛应用。
在机电设计中，仿真研究可以匡助工程师快速评估不同设计方案的性能和可行性，提高设计效率。
在控制策略优化中，仿真研究可以摹拟不同控制策略对机电性能的影响，选择最佳的控制策略。
在系统集成中，仿真研究可以摹拟整个机电系统的工作过程，优化系统的性能和稳定性。
五、永磁同步机电控制仿真研究的挑战与展望尽管永磁同步机电控制仿真研究已经取得了很大的发展，但仍面临一些挑战。
永磁同步电机系统仿真（毕业论文doc）
第 1 章绪论1.1 课题研究的背景1.1.1 永磁同步电机的发展状况永磁同步电机出现于20 世纪50 年代。
其运行原理与普通电激磁同步电机相同，但它以永磁体替代激磁绕组，使电机结构更为简单，提高了电机运行的可靠性。
随着电力电子技术和微型计算机的发展，20 世纪70 年代，永磁同步电机开始应用于交流变频调速系统。
20 世纪80 年代，稀土永磁材料的研制取得了突破性的进展，特别是剩磁高、矫顽力大而价格低廉的第三代新型永磁材料钕铁硼NdFeB的出现，极大地促进了永磁同步电机调速系统的发展。
尤其值得一提的是我国是一个稀土材料的大国，稀土储量和稀土金属的提炼都居世界首位。
随着稀土材料技术的不断发展，永磁材料的磁能积已经做的很高，价格也早就满足工业应用的需要，加上矢量控制水平的不断提高，永磁同步电动机越来越显出效率高、功率密度大、调速范围宽、脉动转矩小等高性能的优势。
使我国在稀土永磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。
新型永磁材料在电机上的应用，不仅促进了电机结构、设计方法、制造工艺等方面的改革，而且使永磁同步电机的性能有了质的飞跃，稀土永磁同步电机正向大功率超高速、大转矩微型化、智能化、高性能化的方向发展，成为交流调速领域的一个重要分支12。
由于受到功率开关元件、永磁材料和驱动控制技术发展水平的制约，永磁同步电机最初都采用矩形波波形，在原理和控制方式上基本上与直流电机类似，但这种电机的转矩存在较大的波动。
为了克服这一缺点，人们在此基础上又研制出带有位置传感器、逆变器驱动的正弦波永磁同步电机，这就使得永磁同步电机有了更广阔的前景。
1.1.2 永磁同步电机控制系统的发展随着永磁同步电动机的控制技术的不断发展，各种控制技术的应用也在逐步成熟，比如SVPWM、DTC、SVM-DTC、MRAS 等方法都在实际中得到应用。
然而，在实际应用中，各种控制策略都存在着一定的不足，如低速特性不够理想，过分依赖于电机的参数等等，因此，对控制策略中存在的问题进行研究就有着十分重大的意义。
永磁同步发电机及仿真介绍-PPT课件
机组配置 All a WEC needs …
失效－安全、自调节、空气冷却
磁钢 Magnets 铁芯叠片
Laminated core
绕组 Winding
风 Wind
外转子发电机: 大的外表面，利于散热
自然冷却, 不必使用强迫风冷
通风道 Cooling channel
转子 Rotor
定子 Stator
电 机 理 论 ：p=60f/n0 发 电机结 构 ：D=2P ז l2电机设计：PN=1/C*ND
7
机组配置
电容和控制系统 Capacitor and control system
齿形带 Toothed belt
叶片 Rotor blade
变桨驱动 Pitch drive
皮带轮 Belt pulley
永磁同步发电机及仿真介绍
1) 一般性介绍（性能、结构、特点） 2) 数学模型及仿真模块 3) 仿真分析
1
永磁风力发电机是一种同步发电机，与大电网中的发电机属 同一类型，所不同的是，它用永磁体替代普通发电机的励磁， 省去电刷滑环，结构简单可靠，同时也节约了励磁功率，提 高了发电机效率。随着风电机转速的变化，永磁风力发电机 所发电力的频率也是不断变化的，所以还必须用一台全功率 的变频器，将这些电能改变为恒频恒压的交流电，才能输入 电网。
长寿命变桨装置 采用齿形同步带
对冲击载荷的低敏感性
无需润滑
三个独立的交流变桨驱动电机
双层电容的后备电源，免维护
8
机组配置 All a WEC needs …
高效的变流装置（变频）
智能的电网及设备保护 低的电网载荷 – 内置电网滤波 符合 EON-准则 能够抵御电网故障 发电机、塔架没有高频载荷 无需音频抑制器
永磁同步电机发展与控制仿真研究
永磁同步电机发展与控制仿真研究1 永磁同步电机的研究现状与发展永磁电动机的发展同永磁材料的发展密切相关，永磁材料的磁性能和价格很大程度上决定了永磁电动机的综合性能与应用普及范围。
1831年，世界上出现的第一台电机是由Barlow发明的永磁电机，但是，由于当时采用的天然磁铁磁性能太差，电机的磁能积很低，制成的电机体积庞大而容量很小，很快被电励磁电机所取代。
人们对永磁材料进行深入研究的初期，相继发现了碳钢、钨钢、钴钢等多种永磁材料。
20世纪30年代铝镍钴磁钢的问世，使得永磁电动机真正有了实用价值，并快速发展起来。
到20世纪50年代，铁氧体永磁出现，由于价格低廉，各种微型和小型电动机纷纷使用永磁体励磁。
然而，由于铝镍钴永磁和铁氧体永磁存在矫顽力偏低、剩磁密度不高等固有缺陷，在电动机的应用中受到限制。
直到20世纪60～70年代，第一代和第二代稀土钐钴永磁材料SmCo5，Sm2Co17相继问世，其优异的磁性能使得永磁电机的发展呈现出新的、繁荣的生机，但是钐、钴均为稀有金属，价格昂贵，给实际应用带来了困难。
1983年，日本住友特殊金属公司、美国通用汽车公司分别研制成功稀土钕铁硼永磁材料，国际上称为第三代稀土永磁材料。
NdFeB磁钢磁能积高，性能优越，而且原材料丰富，价格较便宜。
从1984年起，各工业发达国家竞相研制高性能永磁电机。
日本住友公司和美国通用电气公司分别批量制造用于计算机外存储器的音圈电机及NdFeB永磁汽车起动电机；德国西门子公司经十多年努力，采用多种结构，研制成功用于化纤工业的高速永磁电动机和用于交流调速系统的永磁同步电动机。
80年代前后，应用NdFeB材料制造高性能永磁同步电动机的研究发展很快。
其中对于固定频率下永磁同步电动机的运行特性、自起动性能的研究，发表了较多的论文，但也多局限于电机稳态特性的分析，沿用的方法与传统交流电机的分析方法相近。
80年代期间，国际上发表了大量永磁电机的论文，对永磁同步电动机的数学模型、稳态特性和动态特性进行研究。
永磁同步电动机系统建模仿真及性能分析
， ＝ （ ｉ ０ ， ， ） （ ｉ ０ ， ， ） ｑ
＝
可靠 、 体积小 、 重量轻 以及具有较高 的效率和功率因数等优点， 它作
（） ２
当 忽 略 磁 路 饱 和 的影 响 时 ， （ ） 式 ２ 的磁 链 司 以 由交 、 轴 电 流 直
电机控制系统设计要求越来越高，既要考虑成本低廉 、控制算法合
理， 又需 兼 顾控 制 性 能好 、 开发 周期 短 。因此 ， 立 永磁 同步 电动 机 建 系统 的仿 真模 型 对 系统设 计 和 性 能分 析具 有 十 分重 要 的 意义 。 】 Ｓ ｌ ｅ 作 为 一 个 功 能 强 大 的跨 学 科 多 领 域 的 高 性 能 系 统 仿 ｉ ｏｒ ｍｐ ｒ 真软 件 ， 汽 车 电子 、 电 、 在 机 电力 电子 和传 动 等 领 域 的仿 真 得 到 了 广 泛 的 应 用 。与 Ｍ ｔ ｂ相 比 ，ｉ ｐｏｅ 具 有 建模 简 单 、 观 参 数 丰 ａａ ｌ Ｓｍ ｌ ｒ ｒ 可 富 以 及 具 有 强 大 的 后 处 理 功 能 等 诸 多 优 点 。 本 文 介 绍 了 基 于 Ｓｍ ｌ ｒ 真 软 件 的永 磁 同 步 电 动 机 系 统 建 模 仿 真 和 定 子 电 流 谐 ｉｐ ｅ仿 ｏ
Ｓｉ ｌｔ ｎ ａ ｄ Ａｎ ｌｓｓ ｏ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｉ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ Ｍｏ ｏｒ ｍｕａ ｉ ｎ ａｙ ｉ ｆＰｅ ｍａ ｅ ｔＭａ ｎ ｔ Ｓｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｏ ｃ
哈尔 滨工 业大 学 电气 工 程 系 （ 黑龙 江 哈 尔 滨 １ ０ ０ ） 安 群 涛 ５０ １
永磁同步电机控制方法建模与仿真研究
永磁同步电机控制方法建模与仿真研究1. 本文概述本文旨在探讨永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）的控制方法建模与仿真研究。
永磁同步电机作为现代电力驱动系统中的重要组成部分，其性能优越、控制精度高等特点使得它在电动汽车、风力发电、工业机器人等领域得到广泛应用。
随着科学技术的不断进步，对永磁同步电机的控制方法提出了更高的要求，对其进行深入研究和优化具有重要意义。
本文首先介绍了永磁同步电机的基本原理和结构特点，为后续的控制方法建模提供理论基础。
接着，文章重点阐述了永磁同步电机的控制方法，包括矢量控制、直接转矩控制等，并分析了各种控制方法的优缺点。
在此基础上，文章提出了一种基于模型预测控制的永磁同步电机控制策略，并通过仿真实验验证了该控制策略的有效性和优越性。
为了更好地理解和分析永磁同步电机的动态性能和控制效果，本文建立了永磁同步电机的数学模型，并利用MATLABSimulink等仿真工具进行了仿真研究。
仿真结果展示了不同控制方法下永磁同步电机的运行状态和性能表现，为实际工程应用提供了有益的参考。
本文通过对永磁同步电机的控制方法建模与仿真研究，深入探讨了永磁同步电机的控制策略和优化方法，为永磁同步电机的进一步应用和发展提供了理论支持和技术指导。
2. 永磁同步电机基本原理永磁同步电机（PMSM）是一种高效、高性能的电机，广泛应用于各种工业控制系统和电动汽车等领域。
其基本原理基于电机内部磁场与电流之间的相互作用，通过控制电机定子电流来实现对电机转速和转矩的精确控制。
PMSM的核心组成部分包括定子、转子和永磁体。
定子通常由多个线圈组成，这些线圈在通电时产生磁场。
转子则装配有永磁体，这些永磁体产生恒定的磁场。
当定子通电产生的磁场与转子永磁体磁场相互作用时，会产生转矩，进而驱动转子旋转。
PMSM的一个重要特性是其同步性，即电机转速与电源频率之间保持严格的同步关系。
永磁同步电机电磁设计与仿真
永磁同步电机电磁设计与仿真
1永磁同步电机电磁设计介绍
永磁同步电机是一种通过利用永磁体，同步发动机和电动机来实现特定功能的机械装置。
由于对角磁悬浮电机的存在，永磁同步电机的设计具有较高的重复精度和可靠性，可以用于预示机，定频器，磁浮系统，工业和医疗系统中的驱动，包括机器人臂，位置控制，元价运算，印刷机，拨轮式打字机，传奇机和其他设备的自动调节。
2电磁设计原理
永磁同步电机的设计原理是向永磁体施加电场，使电磁转子和定子之间形成相互作用，从而产生电动力或转动力。
永磁同步电机由电气参数设置，电磁设计，定子绕组等组件组成。
它的结构简单，体积小，功率损失少，可直接变换旋转动量，对运动控制具有较高的精度和可靠性。
3仿真模拟
永磁同步电机的仿真模拟是完成永磁同步电机电磁设计的必要步骤。
通过仿真模拟，可以在设计之前就确定永磁同步电机的主要参数，并预先估计其特性。
电磁模拟软件可以模拟电磁转子，定子等，从而可以根据实际应用需求确定合适的电磁参数。
常用的仿真模拟软件有CAD，ANSYS，COMSOL等。
4仿真结果
在永磁同步电机模型分析中，仿真分析结果可以为设计提供重要参考依据，比如可以提前预估永磁同步电机的定子电阻，转子电阻，干涉电磁轮的有效数量，磁滞磁阻，转子磁阻等参数。
可以通过更改电气参数来调整实际运行电流，保证永磁同步电机运行稳定，以及延长机械装置性能保持时间。
5结论
永磁同步电机是一种高效能，精度高，结构简单的电机，它广泛应用于预示机，定频器，磁浮系统，机器人臂，印刷机，传奇机等行业。
永磁同步电机的电磁设计必须采用仿真模拟，以满足特定功能的要求，最大程度的提升机械装置的质量和效率。
永磁同步电机调速系统的建模与仿真
永磁同步电机调速系统的建模与仿真引言永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）作为一种具有高效能和高功率密度的电机，广泛应用于工业和交通领域。
在实际应用中，调速系统的性能对于电机的工作效率和稳定性至关重要。
因此，对永磁同步电机调速系统进行建模与仿真分析是非常有意义的。
本文将介绍永磁同步电机调速系统的建模过程，并利用仿真工具对其进行验证和分析。
首先，我们将介绍永磁同步电机的基本原理和特点，然后讨论调速系统的要求和功能。
接下来，我们将详细介绍建模过程，包括电机参数的确定、数学模型的建立等。
最后，利用仿真工具进行一系列实验，并对实验结果进行分析与讨论。
永磁同步电机的基本原理与特点永磁同步电机是一种采用永磁体作为励磁源的感应电机，其基本原理是利用电磁感应产生的磁场与永磁体磁场之间的相互作用，从而实现力矩输出。
与其他电机相比，永磁同步电机具有以下特点：•高效能：由于永磁体的磁场不需要外部供电，电机的能量转换效率较高。
•高功率密度：永磁材料具有较高的磁能密度，同样功率下的永磁同步电机尺寸较小。
•高响应性：永磁同步电机响应速度快，能够快速适应负载变化。
•平滑运行：电机工作过程中无需传统感应电机的公差、电刷及电架等机械部件，运行平稳。
调速系统的要求与功能永磁同步电机的调速系统需要满足一定的要求和功能，主要包括以下几点：1.速度闭环控制：调速系统需要实现对电机运行速度的闭环控制，使其能够稳定地运行在设定的转速范围内。
2.高动态响应：调速系统需要具有较高的控制带宽，能够快速响应负载变化和指令调整。
3.自抗扰能力：调速系统需要具备较强的自抗扰能力，能够有效抵抗外部干扰对电机运行的影响。
4.电流保护：调速系统需要实现对电机电流的实时监测和保护，避免电流过大对电机和系统的损坏。
永磁同步电机调速系统的建模过程1. 确定电机参数在建立调速系统的模型之前，首先需要确定永磁同步电机的参数。
现代永磁同步电机控制原理及matlab仿真
现代永磁同步电机控制原理及matlab仿真
永磁同步电机是一种常用的电动机控制方式，它产生电动力及电
磁转矩。
永磁同步电机采用恒励磁场，具有高效、稳定、低噪音、耐
久性等优点，因此已广泛用于现代控制技术的应用中。
永磁同步电机
控制的基本原理是，通过改变负载励磁电压的大小和频率，使电机转
子的转子磁场和定子磁场同步运转在状态。
永磁同步电机的控制系统主要由传感器和控制器组成，传感器检
测定子磁场的强度，产生控制器所需的反馈信号；控制器接收反馈信号，并根据相应的控制器算法，通过变换定子磁场的大小及频率，使
电机转子的转子磁场和定子磁场同步旋转。
为了更好地理解这个概念，可以用matlab仿真永磁同步电机控制系统，从结构上来看ce永磁同
步电机控制系统有很多模型，最常用的是PI控制，它具有较高的控制
精度，精度可以由调整PI控制器的系数来改变。
此外，还有PID控制、基于参考信号的控制等控制方法，用于控制电机的转子磁场和定子磁
场同步旋转。
总之，永磁同步电机控制技术主要包括通过改变定子磁场大小及
频率来控制电机的转子磁场和定子磁场的同步旋转，matlab仿真的建
模技术可以帮助我们更加深入地理解永磁同步电机控制技术，具体的
控制方式可以由PI、PID控制或基于参考信号的控制进行调节。
现代永磁同步电机控制原理及matlab仿真模型
现代永磁同步电机控制原理及matlab仿真模型文章标题：现代永磁同步电机控制原理及matlab仿真模型摘要：现代永磁同步电机在工业应用中具有重要的地位，其控制原理和matlab仿真模型是研究永磁同步电机的重要内容。
本文结合控制原理和matlab仿真模型，对现代永磁同步电机进行全面评估和深度探讨，并对其进行个人观点和理解的分享。
正文：1. 现代永磁同步电机的基本结构和工作原理永磁同步电机是一种采用永磁材料作为励磁的同步电动机，其基本结构包括定子和转子两部分。
在工作时，永磁同步电机通过控制电流，实现对转子的精准控制，从而实现高效的能量转换。
2. 现代永磁同步电机的控制原理现代永磁同步电机的控制原理包括磁链定向控制、矢量控制和无传感器控制等技术。
在磁链定向控制中，通过对转子电流和定子电流进行精确控制，使得永磁同步电机能够实现高效的转矩输出和速度控制。
矢量控制技术可以更加准确地控制永磁同步电机的转子位置和速度，从而提高了电机的动态响应性能。
3. 现代永磁同步电机的matlab仿真模型在matlab中，可以通过建立电机的数学模型和控制算法，对永磁同步电机进行仿真分析。
采用Simulink工具箱，可以构建永磁同步电机的电路模型和控制系统模型，并进行多种工况下的仿真，从而验证电机的控制性能和稳定性。
4. 对现代永磁同步电机控制原理及matlab仿真模型的个人观点和理解现代永磁同步电机通过先进的控制原理和matlab仿真模型，能够实现高效的能量转换和精准的控制。
在工程领域中，永磁同步电机具有广阔的应用前景，其控制原理和仿真模型研究对于提高电机的性能和稳定性具有重要意义。
总结与回顾：通过编写本文，我对现代永磁同步电机的控制原理和matlab仿真模型有了更深入的理解。
永磁同步电机作为一种高效、精准的电机，在工业应用中具有广泛的应用前景。
掌握其控制原理和仿真模型，对于提高电机性能和应用推广具有重要意义。
结语：现代永磁同步电机的控制原理及matlab仿真模型是一个充满挑战和机遇的领域，希望通过本文的了解和研究，能够对读者有所启发和帮助。
永磁同步发电机及仿真介绍
直驱永磁风力发电机
1. 直驱永磁风力发电机取消了沉重的增速齿轮箱，发电机轴直接连 接到 风 机轴上，转子的转速随风速而改变，其交流电的频率也随之 变化，经过置于地面的大功率电力电子变换器，将频率不定的交流 电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。国际先进 的无齿轮箱直驱风力发电机，多沿用低速多极永磁发电机，并使用 一台全功率变频器将频率变化的风电送入电网 . 2. 由于其被设计成在几乎所有的风况下都能获得较大的空气动力效 率，提高了捕捉风能的效率。试验表明，在平均风速6.7m/s时，变 速风电机要比恒速风电机多捕获15%的风能。同时，由于机舱重量 减轻和改善了传动系统各部件的受力状况，可使风机的支撑结构减 轻，基础等费用也可降低，运行维护费用也较低，这是一种很有发 展前途的技术，属于国际前沿先进项目。
定子 Stator
电 机 理 论 ：p=60f/n0 发 电机结 构 ：D=2P 电机设计：PN=1/C*ND2l
机组配置
电容和控制系统 Capacitor and control system 齿形带 Toothed belt 叶片 Rotor blade
长寿命变桨装置 采用齿形同步带
对冲击载荷的低敏感性 无需润滑 三个独立的交流变桨驱动电机 双层电容的后备电源，免维护
数学仿真部分
风力发电机组数学模型
直驱永磁同步发电机优点
永磁同步发电机并网的总体设计方案，其优点如下： （1）由于传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率； （2）永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率； （3）机械传动部件的减少降低了风力发电机组的噪音； （4）可靠性的提高降低了风力发电机组的运行维护成本； （5）机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率； （6）利用变速恒频技术，可以进行无功补偿； （7）由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短。 该机型采用了多种创新设计技术，与目前国际市场上现有的直接驱动机 型相比，具有以下优点： （1） 发电机效率高，变速范围宽（11rpm－20rpm）； （2） 无励磁损失； （3） 无碳刷和滑环，减少了维护量，提高了可利用率； （4） 发电机结构紧凑，尺寸小； （5） 变桨系统采用带传动，无需润滑，免维护； （6） 变桨系统采用无刷交流电机，电容作为后备电源，寿命长，免维护； （7） 变频装置采用经过验证的成熟技术，谐波分量低。 （8） 机舱结构设计采用了人性化设计方案，尽可能地方便运行人员检查维 修，在设计中加入爬升助力机构，使运行人员在 维护过程中攀登梯子时变 得格外轻松。
同步电机的故障分析仿真
同步电机的故障分析仿真引言：同步电机作为一种重要的旋转电机，广泛应用于工业生产过程中。
然而，同步电机在运行过程中也可能发生故障，导致电机性能下降甚至无法正常运行。
为了准确快速地检测和分析同步电机的故障，可以利用仿真软件进行故障分析仿真研究。
本文将讨论同步电机的故障类型以及采用仿真方法进行故障分析的内容。
一、同步电机的常见故障类型：1.断线故障：指电机的线圈或导线出现断开的情况。
2.偏磁故障：指电机绕组中的磁通分布存在不均匀现象，导致电机性能下降。
3.损耗增加故障：指电机损耗增加，工作效率下降的故障。
4.轴承故障：指电机轴承部分存在异常，导致电机运行不稳定。
5.绕组短路故障：指电机绕组之间存在短路导通现象，从而影响电机运行。
二、同步电机故障分析仿真方法：1.断线故障分析仿真：利用仿真软件（如MATLAB、PSIM等）搭建同步电机模型，将断线过程建模为线圈电阻急剧增加的过程。
在模型中加入适当的测量点，可以实时监测电流、转速等参数的变化。
通过分析电机的响应曲线，可以判断电机是否发生断线故障。
2.偏磁故障分析仿真：同样利用仿真软件搭建同步电机模型，将偏磁故障建模为电机磁通密度分布不均匀的情况。
通过调整不同位置的磁通密度，观察电机的运行情况，并分析速度、转矩等参数的变化。
可以通过与正常运行时的参数对比，判断电机是否存在偏磁故障。
3.损耗增加故障分析仿真：在同步电机模型中加入不同的损耗源模型，通过调整不同故障状态下的损耗增加程度，观察电机的运行效率和温升情况。
通过对比正常运行时的性能参数，可以判断电机是否存在损耗增加故障。
4.轴承故障分析仿真：利用仿真软件搭建同步电机模型时，将轴承模型化为电机的机械负载模型。
通过模拟轴承的异常转动情况，观察电机转速、振动等参数的变化。
通过分析参数变化的规律，可以判断电机是否存在轴承故障。
5.绕组短路故障分析仿真：在同步电机模型中加入绕组之间的短路导通模型，调整短路位置和导通程度，观察电机的响应。
永磁同步电动机功率因数的仿真分析转矩电流大比控制模型设计
本科毕业设计永磁同步电动机功率因数的仿真分析--转矩电流最大比控制模型毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。
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学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。
保密的论文（设计）在解密后适用本规定。
作者签名：指导教师签名：日期：日期：注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘要永磁步电动机以其体积小、效率高、功率密度大等优点而成为最具竞争力电机，目前已得到了广泛的应用。
电动大巴永磁辅助磁阻同步电动机仿真分析
理论研究 heory Ｒesearch 李新华， 阮 波， 徐竟成， 刘 伟 （ 湖北工业大学， 武汉 430068 ） 摘 要： 对电动大巴驱动用永磁辅助式电机的转矩能力进行仿真分析， 讨论了不同转子结构和极槽配合对磁 阻转矩的影响， 并与钕铁硼电机做了比较 。仿真结果表明， 永磁辅助式电机具有较强的转矩能力， 转矩脉动率低， 安全性好， 性价比高， 在电动大巴驱动电机中有着良好的应用前景 。 关键词： 电动大巴； 永磁辅助磁阻同步电动机； 转矩能力； 磁阻转矩； 计算机仿真 中图分类号： TM351 ； TM341 文献标志码： A 文章编号： 1004 － 7018 （ 2014 ） 03 － 0001 － 03 Simulation Analysis of PMa － SynＲM Used in Electrical Bus LI Xinhua， ＲUAN Bo， XU Jingcheng， LIU Wei （ Hubei University of Technology， Wuhan 430068 ， China） Abstract： Simulation analysis of the torque ability of permanent magnet assisted synchronous reluctance motor （ PMa － SynＲM） used in electrical bus was presented． The effects of different rotor structures and slot / pole combinations were dis cussed on the reluctance torque of PMa － SynＲM， which compared with NdFeB permanent － magnet motor． The simulation results show that PMa － SynＲM has high torque ability， low torque ripple， high price / performance ratio， and has good poten tial applications in driving motor used in electrical bus． Key words： electrical bus； permanent magnet assisted stnchronous reluctance motor（ PMa － SynＲM） ； torque capacity； reluctance torque； computer simulation 了峰值功率 50 kW、 最高转速 14 000 r / min 的永磁 0引 言 ［3 ］ 辅助式电机， 该电机额定功率密度为 8 kW / L 。日 目前电动大巴驱动电机大多采用感应电动机， 本大阪大学的 Masahiro Obata 等学者研制出了峰值 也有使用稀土永磁同步电动机 （ 以下简称钕铁硼电 功率 95． 4 kW、 最高转速 10 000 r / min 的永磁辅助 机） 的， 但都存在比较明显的缺点， 感应电动机效率 式电机， 该电机额定工况磁阻转矩利用率达 84 % ， 和功率密度比较低， 钕铁硼电机制造成本高。 美国 峰值工况达 93 % ， 功率密度达 10 kW / L， 与 2003 年 ［4 ］ 2015 年， 能源部 2011 年发表的研究报告称， 新能源 第二代 Prius 50 kW 钕铁硼电机的功率密度接近 。李 新 车驱动电机的成本应小于 43 元 / kg， 功率密度应高 本文通过计算机仿真方法对电动大巴驱动用永 华 于 1． 3 kW / kg； 2020 年， 驱动电机的成本应小于 28． 磁辅助式电机进行评估分析。所评估的电动大巴永 等 ［1 ］ 8 元 / kg， 功率密度应高于 1． 6 kW / kg 。 要实现上 磁辅助式电机（ 以下简称评估电机 ） 主要技术数据： 电 述目标， 无论是采用感应电动机还是钕铁硼电动机 额定功率为 120 kW， 峰值功率为 200 kW， 供电电压 动 大 DC 540 V， 都是困难 的， 因此亟待研发新型电动大巴驱动电 额定转 矩 为 1 640 N · m， 峰 值 转 矩 为 巴 永 ［2 ］ 2 720 N · m ， 机 。 额 定 转 速 为 700 r / min ， 最 高 转 速 为 磁 辅 3 000 r / min。评估的主要内容是分析不同转子结构 助 永磁辅助式磁阻同步电动机 （ 以下简称永磁辅 助式电机） 是一种具有高性价比的驱动电机。 永磁 从而得 磁 和极槽配合下永磁辅助式电机的转矩能力 ， 阻 辅助式电机采用内置式转子结构， 具有较高的磁阻 到一个较为优化的电机结构方案， 并与同规格的钕 同 步 转矩， 永磁转矩比较低。由于永磁转矩比较小， 永磁 铁硼电机进行比较。 电 动 辅助式电机不需要太高的永磁磁场， 可以采用价格 机 1 同步电机转子结构 仿 低廉的铁氧体永磁材料制成主磁极， 电机制造成本 真 大幅降低。目前， 德国、 日本和韩国的一些学者已经 图 1 是不同同步电动机转子结构下永磁转矩和 分 析 研制出了新能源乘用车驱动用永磁辅助式电机 。德 磁阻转矩之间的变化关系。 图 1 （ a ） 是表贴式永磁 国 Paderborn 大学的 Milind Paradkar 等学者研制出 同步电动机， 电磁转矩为纯永磁转矩， 无磁阻转矩；
Maxwell仿真永磁同步电机步骤资料
Ansoft Maxwell 14 永磁同步电机仿真步骤总结
首先是建立一个RMxprt文件，选择电机类型为下图的
Permanent-MagnetSynchronous Motor
只要按照下面的参数输入即可
磁钢材料NTP264H要自己定义
Danper是怎么出来的?要右键”Rotor’ ,选择Insert Danper，就可以了
所有参数输入完毕，现在要定义个求解设置，右键“Analysis”添加一个setup，
模型
绕组的连接如下
求解结果
一键导入到maxwell14 2D瞬态场里去分析即可，右键Analysis setup 的creat Maxwell design ，auto setup 要打勾
导入模型如图，是1/4模型（导入整个模型的方法？加注fragnet 1）
因为是1/4模型，所以要设置一个Symmetry Multiplier ，右键”model”,就可以看到，设置如
下
电机在零负载转矩的起动：点击“model”的树，将其展开，双击Motion setup 作如下设置
为了得到，更好的仿真图像，设置一下仿真时间，双击Solve setup 作如下设置
以下就是在零负载转矩的情况下的得出的各种起动时间图，横轴的时间单位是毫秒（ms）
做完了以上的仿真，再做一个电机在额定负载下的起动过程，把上面的文件复制一下，然
后改一下名称，结果如图然后双击负载的那个，改一个参数就可以，要改的参数，在motion setup里（上面有提到过的）将load Torque 设置成如下就可以，然后开始让电脑开始仿真（Analys all）
结果的图如下。
永磁同步电动机功率因数的仿真分析—转矩电流最大比控制开题报告
开题报告永磁同步电动机功率因数的仿真分析—转矩电流最大比控制11选题的背景、意义自 70年代以来，科学技术的发展极大地推动了同步电动机的发展和应用。
其主要原因有：1.永磁材料近年来的开发很快，现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。
2.电力电子技术的发展大大促进了永磁同步电动机的开发应用。
电力电子技术是信息产业和传统产业间重要的接口，是弱电与被控强电之间的桥梁。
对最新的自同步永磁同步电动机，高性能电力半导体开关组成的逆变电路是其控制系统的必不可少的功率环节。
3.规模集成电路和计算机技术的发展完全改观了现代永磁同步电动机的控制。
由于电子技术和控制技术的发展，永磁同步电动机的控制技术亦已成熟并日趋完善[ 1]。
使得永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、功率因数高等优越性能, 由其组成的高性能驱动系统近年来受到了广泛的关注。
而在20世纪80 年代中期针对感应电动机而提出的直接转矩控制策略实行定子磁场定向，避免复杂的坐标变换，动态性能好，对电动机参数依赖性小，鲁棒性强。
因此，将其应用拓展至永磁同步电动机控制领域就成为近年的研究的热点之一。
针对永磁同步电动机dq 轴电感不相等的特性,提出了最大转矩电流比控制来提高系统动态性能。
因此，将永磁同步电动机直接转矩控制与最大转矩电流比控制结合亦成为永磁同步电动机控制领域的新兴问题。
永磁同步电动机直接控制系统最大转矩电流比控制结合了两者的优点：无需转子精确定向，降低了定子电流，减小损耗，从而提高了系统效率[2]。
对于凸极永磁同步电动机Ld不等于Lq,能够生磁阻转矩, 通过控制定子电流相位角可以控制id,iq。
当定子电流一定时，存在一个电流相位角使输出转矩值最大，这种控制方法可以得到最大转矩电流比。
基于此种最大电流比控制方法，建立高性能的三电PMSM最大转矩电流比控制系统，对最大转矩电流比控制系统进行分析研究。
与传统的id=0控制在输出转矩、功率因数、动态性能、算法复杂程度、对参数的鲁棒性等方面进行比较,从而阐述了其优缺点, 为永磁同步电动机控制方法选择提供依据[3]。
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2018年第46卷第8期D设计分析esign and analysis 李新华等 钕铁硼永磁磁阻同步电机及其仿真分析49 收稿日期:2016-07-23钕铁硼永磁磁阻同步电机及其仿真分析李新华,汪思敏,易梦云,马霁旻(湖北工业大学,武汉430068)摘 要:与钕铁硼永磁同步电机相比,钕铁硼永磁磁阻同步电机磁钢用量明显减少,性价比上升;与铁氧体永磁辅助磁阻同步电机相比,钕铁硼永磁磁阻同步电机转子铁心制造成本有所下降,电机可靠性提高㊂重点分析了钕铁硼永磁磁阻同步电机的2种典型转子结构,讨论转子结构参数对电机性能和转矩能力的影响,并与钕铁硼永磁同步电机进行了比较分析㊂仿真数据表明,钕铁硼永磁磁阻同步电机的磁阻转矩利用用率增加,磁钢用量减少,电机性价比提高㊂仿真数据表明,钕铁硼永磁磁阻同步电机磁阻转矩利用率增加,磁钢用量减少,电机性价比提高㊂关键词:钕铁硼永磁磁阻同步电机;钕铁硼永磁同步电机;转子结构;转矩能力;仿真分析中图分类号:TM351;TM352 文献标志码:A 文章编号:1004-7018(2018)08-0049-03Simulation Analysis of NdFeB Permanent Magnet Reluctance Synchronous MotorLI Xin⁃hua ,WANG Si⁃min ,YI Meng⁃yun ,MA Ji⁃min(Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China)Abstract :Compared with NdFeB permanent magnet synchronous motor,the amount of permanent magnets in NdFeBpermanent magnet reluctance synchronous motor is significantly reduced and has a price advantage at the same performance.Compared with ferrite permanent magnet assisted reluctance synchronous motor,the manufacturing cost of rotor core with NdFeB permanent magnet synchronous motor is relatively low and the reliability of the machine was improved.Two typical rotor structures of NdFeB permanent magnet assisted synchronous reluctance motor were analyzed.The influences of rotor structure parameters on the performance of the motor and the torque capability were discussed,and the results were com⁃pared with that of the NdFeB permanent magnet synchronous motor.The simulation results show that the utilization ration ofreluctance torque of NdFeB permanent magnet reluctance synchronous motor is increased,the amount of magnet steel is re⁃duced,and the performance-price ratio of the motor is improved.Key words :NdFeB permanent magnet reluctance synchronous motor;NdFeB permanent magnet synchronous motor;rotor structure;torque capability;simulation analysis0 引 言在新能源汽车驱动电机中,钕铁硼永磁同步电机(以下简称钕铁硼电机)应用越来越多㊂随着钕铁硼价格的不断提高,钕铁硼电机面临市场的挑战㊂近年来,一些国外著名汽车公司相继开发出了一种新型钕铁硼永磁磁阻同步电机(以下简称钕铁硼磁阻电机)[1,2]㊂与钕铁硼电机相比,钕铁硼磁阻电机的磁阻转矩比重增加,永磁转矩下降,磁钢用量减少,性价比上升,呈现出良好应用前景㊂铁氧体永磁辅助磁阻同步电机(以下简称铁氧体磁阻电机)是近年来受到人们关注的一种新型电机[3-5]㊂为了充分利用磁阻转矩,铁氧体磁阻电机转子铁心采用多层磁钢槽结构,有的甚至用5层磁钢槽[6];另一方面,为了避免铁氧体出现不可逆退磁问题,铁氧体磁阻电机对磁钢的尺寸㊁形状以及摆放位置都有要求[7,8]㊂而钕铁硼磁阻电机由于永磁转矩比重增加,磁阻转矩比重减小,一般只需用2层磁钢槽,转子结构有所简化㊂特别是钕铁硼磁阻电机一般不存在磁体退磁风险,磁钢多用方块形状,磁钢加工方便,磁钢放置位置也比较灵活㊂因此,与铁氧体磁阻电机相比,尽管钕铁硼磁阻电机的永磁材料成本有一定增加,但电机转子铁心制造成本有所下降,电机可靠性提高㊂转子结构对于提高钕铁硼磁阻电机磁阻转矩比重㊁减少磁钢用量十分关键㊂本文重点分析了钕铁硼磁阻电机的2种典型转子结构,讨论转子结构参数对电机性能和转矩能力的影响,并与钕铁硼电机进行了比较分析㊂1 V ”加 一”转子结构图1是国外某公司二代电机的转子结构,其中图1(a)是内置单层转子结构钕铁硼电机(以下称为第三代电机),图1(b)是 V”加 一”转子二层结构 D设计分析esign and analysis 2018年第46卷第8期 李新华等 钕铁硼永磁磁阻同步电机及其仿真分析 50 钕铁硼磁阻电机(以下称为第四代电机)㊂与第三(a)第三代(b)第四代图1 二代电机转子结构代电机的转子结构不同,第四代电机转子下层增设了一个较大的矩形空气槽,其径向高度大约为磁钢充磁方向厚度的一倍多,使得两侧磁桥径向变高㊂表1是二代电机的主要技术数据㊂表1 二代电机的主要技术数据参数数值第三代电机第四代电机峰值功率P/kW6053最高转速n/(r㊃min-1)1350017000峰值转矩T/(N㊃m)207163极/槽配合8/488/481.1 峰值转矩和脉动率第四代电机转子d轴磁路上增设一个较大的矩形空气槽对电机的转矩能力和转矩脉动率都会产生较大的影响㊂图2给出了下层矩形空气槽不同径向高度h以及两侧磁桥不同宽度w(见图1)对电机峰值转矩和转矩脉动率影响的仿真结果,峰值工况电流设为170A㊂讨论径向高度h变化时,两侧磁桥宽度w设定为1mm,讨论w变化时h设定为12mm㊂(a)不同高度h(b)不同宽度w图2 第四代电机峰值转矩,转矩脉动率的仿真结果从图2(a)可以看出,随着h的增加,峰值转矩随之增大,转矩脉动率随之下降;当h=12mm时,峰值转矩达到最大,转矩脉动率为最小值;h继续增加,峰值转矩有所下降,转矩脉动率有所上升㊂可见,h=12mm是隔磁空气槽径向高度一个比较合理的尺寸㊂再观察图2(b),随着w的增加,峰值转矩都随之下降,转矩脉动率随之上升;当w=1mm时,峰值转矩能达到要求值,此时转矩脉动率也相对较小;综合考虑转子的机械性能,w=1mm是一个比较合理的尺寸㊂图3为第三㊁四代电机峰值工况电磁转矩和电磁转矩组成的仿真结果㊂第三㊁四代电机峰值工况转矩脉动率分别为21%和25%,磁阻转矩占总电磁转矩分别为39.5%和48.4%㊂与第三代电机相比,第四代电机峰值工况电磁转矩脉动率上升4%,但磁阻转矩占总电磁转矩的比例上升㊂(a)电磁转矩(b)转矩组成图3 电机峰值工况电磁转矩的仿真结果图4给出了用有限元方法计算的第三㊁四代电机凸极比曲线㊂可见,第四代电机的凸极比比第三代电机的略有增加,磁阻转矩利用率提高㊂图4 第三㊁四代电机凸极比曲线1.2 有效材料消耗估算表2给出了2种电机有效材料消耗的估算结果㊂由于第四代电机的转速以及磁阻转矩利用率的提高,有效材料总质量比第三代电机下降了19.6%,特别是钕铁硼材料用量下降了26%,达到减小电机体积和质量㊁降低制造成本的目的㊂ 表2 2种电机有效材料消耗比较 kg 材料第三代电机第四代电机定子铁心m s27.222.0转子铁心m r10.18.1定子绕组m Cu6.95.5钕铁硼磁钢m c0.770.57有效材料总质量m z44.9636.172 双 一”转子结构图5是某国外公司内置双 一”转子结构钕铁 2018年第46卷第8期 D设计分析esign and analysis 李新华等 钕铁硼永磁磁阻同步电机及其仿真分析51 硼磁阻电机(以下称双 一”形电机)㊂该电机的第二层磁钢的厚度和宽度大约是第一层磁钢的2倍,第一层磁钢两侧增加了2个细长形空气槽㊂表3是该电机的主要技术数据㊂图5 双 一”形电机转子结构表3 双 一”形电机的主要技术数据参数数值参数数值峰值功率P /kW 125最高转速n /(r㊃min -1)11400峰值转矩T /(N㊃m)250极/槽配合12/722.1 峰值转矩和脉动率下面讨论双 一”形电机转子上㊁下二层磁钢切向宽度(分别为13mm 和25mm)一定时,磁钢径向高度对电机峰值转矩和转矩脉动率的影响㊂讨论h 1变化时,下层磁钢h2=6.5mm;讨论h 2变化时,上层磁钢h 1=3mm㊂图6给出了上㊁下层磁钢不同高度对电机峰值转矩和转矩脉动率影响的仿真结果,峰值工况电流设为412A㊂(a)h 1变化(b)h 2变化图6 磁钢不同高度对电机峰值转矩影响的仿真结果从图6(a)可以看出,随着h 1的增加,峰值转矩随之减小,转矩脉动率随之先减小后增大;当h 1=3mm 时,峰值转矩达到要求值,转矩脉动率为最小值;h 1继续增加,峰值转矩有所下降,转矩脉动率有所上升㊂可见,h 1=3mm 为第一层磁钢厚度一个比较合理的尺寸㊂观察图6(b),随着h 2的增加,峰值转矩先减小后增加,转矩脉动率随之先增大后减小;当h 2=6mm 时,峰值转矩达到要求值,在弱磁工况区域,不计饱和情况时,磁密大小与磁钢充磁方向厚度成正比㊂考虑该工况下铁耗的大小,在满足转矩要求时,应尽量减小h 2的值,故h 2=6mm 为第二层磁钢厚度一个比较合理的尺寸值㊂2.2 铁耗图7给出了双 一”形电机峰值转速时铁耗和负载气隙磁密的仿真结果㊂从图7(a)可知,有㊁无细长形空气槽双 一”形转子电机峰值转速时铁耗分别为1.28kW 和1.57kW,两者铁耗相差290W㊂观察图7(b),有细长形空气槽双 一”形转子电机的3,5次负载气隙磁密比无细长形空气槽的明显下降,因此,双 一”形转子上层磁钢两侧各增加2个细长形空气槽对降低电机铁耗效果明显㊂(a)铁耗(b)负载气隙磁密频谱图7 电机峰值转速时铁耗和负载气隙磁密的仿真结果3 结 语1)钕铁硼磁阻电机是一种新型永磁同步电机,这种电机通过增加磁阻转矩比重㊁达到减少磁钢用量,提高性价比的目的;2)在转子适当位置开空气槽,并对空气槽尺寸进行优化,对于提高钕铁硼磁阻电机磁阻转矩利用率,降低钕铁硼材料用量,改善电机性能十分重要㊂参考文献[1] FUSHIKI S.The new generation front wheel drive hybrid system[J].Sae International Journal of Alternative Powertrains,2016,5(1):109-114.[2] BUBNA P.Impact of light-weight design on manufacturing cost-areview of BMW i3and toyota corolla body components[C]//SAE2016World Congress and Exhibition.2016:217-227.[3] 李新华,刘伟,赵云.新能源汽车永磁辅助式同步磁阻电机研发综述[C]//中国小电机技术研讨会,上海:2014:46-60.[4] GUGLIELMI P,BOAZZO B,ARMANDO E,et al.Permanent-mag⁃net minimization in pm-assisted synchronous reluctance motors forwide speed range [J].IEEE Transactions on Industry Applica⁃tions,2013,49(1):31-41.[5] JEONG Y H,KIM K,KIM Y J,et al.Design characteristics of PMa-SynRM and performance comparison with IPMSM based on numeri⁃cal analysis [C ]//International Conference on Electrical Ma⁃chines.IEEE,2012:164-170.[6] PARADKAR M,BOECKER J.Design of a high performance fer⁃rite magnet-assisted synchronous 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