高速内置式永磁电机转子设计与分析
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研究与设计 Ｅ Ｃ ＭＡ
高速 内置 式 永 磁 电机 转 子 设 计 与 分 析 米
黄 苏融 ， 张诗 香 ， 张 琪 ， 陈益辉 （ 上海 大 学 机 电工程 与 自动化 学 院 ， 海 上
摘源自文库
２０７ ） ０ ０ ２
中图 分 类 号 ： Ｍ ０ 文 献 标 志 码 ： 文章 编 号 ：６３６ ４ （０ １０ － １－４ Ｔ ３２ Ａ １７ －５ ０ ２ １ ）８０ １ ０ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ａ ｙ ｉ ｆＨ ｉｈ－ ｅ ｄ Ｉ ｔ ｒｏ ｓｇ ｎｄ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｇ Ｓｐ ｅ ｎ ｅ ｉ ｒ
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要 ：提出了一种适用于高速运行 的内置式永磁 电机转子结构 ， 依据脉宽调制原理调节每极 各块磁钢
的宽度和位置可获得高 品质 的气 隙磁场波形 。借助有 限元 软件对该 转子结构进行仿真 ， 结果表 明该转子结构
极大地提升 了极 限转速 ， 能获得高品质 的气隙磁密波形 、 电动势波形和低转矩脉动。 反 关键词 ：高速电机 ； 脉宽调制 ；气隙磁密波形 ； 限转速 ； 极 转矩脉动
ｔ ｅ ｍａ ｎ ｔｂｏ ｋ ｅ ｏ ｅ ｉ ｉ ｌ ｍｅ ｔｍｅｈ ｄ ｗ ｓａ ｐ ｉｄ ｔ ｉ ｌｔ ｈ ｏ ｏ ，ｉ ｌ ｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗｅ ａ ｈ ｇ ｅ ｌｃ ｓ ｐ ｒｐ ｌ ．Ｆ ｎ ｔ ｅ ｅ ｎ ｔ ｏ ａ ｐ ｌ ｏ ｓ ｅ ｅ ｍｕ ａｅ ｔｅ ｒ ｔｒ ｓｍｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｄ ｔ ｔｉ ｏ ｓ ｈ ｔ ｃ ｕ ｄ ｇ ｅ ｔ ｎ ａ ｃ ｈ ｐ ｅ ｉ ｔ ｇ ｔ ｈ ｇ ｕ ｌ ｙ ａ ｒｇ ｐ ｍａ ｎ ｔ ｅｄ ｗ ｖ ｆｒ ，ＥＭＦ ｗａ ｅ ｏ ｍｓ ａ ｄ ｌ ｗ ｏ ｌ ｒ ａｌ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｓ ｅ ｄ ｌ ｙ ｍｉ， ｅ ｉｈ ｑ ａ ｉ ｉ— ａ ｇ ｅ ｉ ｆ ｌ ａ ｅｏ ｍｓ ｔ ｃｉ ｖｆｒ ， ｎ ｏ
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性能。
同 ， 先确保 高 速 电机 结构 的机 械强 度 和可靠 性 ， 首 选 择合 理 的冷却 方 式 和 导热 结 构 ， 合 于 产 业 化 适 制 造技 术 的产 品设计 ； 次极力 追求 高密 度 、 其 高刚 度、 低惯 量 、 轻量 化 ， 高机 电系统 的动态 响应 ； 提 同 时优 化 抑制气 隙磁 场 中的谐 波 分 量 ， 降低 纹 波 转 矩 和磁 阻变 化转 矩 ， 高 电机 的 转矩 品质 和 运 行 提
ｔｒ ｅ ｐｕｓ ｔｏ ｏ ｑｕ ｌａｉｎ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｈｇ ｐ ｅ ｔｒ ｐ ｌ ｉｔ ｄ ｌｔ ｎ Ｐ Ｍ ） ｍａ ｎｔ ｅ ｖｆｒ ； ｐｅ ｍｉ； ｙｗｏｄ ： ｉ ｓ ｅｄｍｏｏ ； ｕｓ ｗ ｄｈ ｍｏ ｕａｉ （ Ｗ ｈ ｅ ｏ ； ｇ ｅ ｃｆ ｌ ｗａｅｏｍ ｓｅｄｌ ｔ ｉ ｉｄ ｉ
ｔｒ ｏ ｑｕｅ ｐｕｌａｔｏｎ ｓ ｉ
０ 引 言
高 速永磁 电机 已成 为 电工 领 域 的研 究 热点 ， 应 用越 来越 广泛 ， 高性 能 数 控 机床 的主 轴 电机 如 及其 他 机床 的 电驱动伺 服 电机等 。该 类 电机转 速
通 常 在 １ ０ ０ ／ ｎ 以 上 ，甚 至 超 过 ５ ０ ｒｍｉ ４ ０ ／ ｉ ， 机转 矩 脉 动 小 ， 电系 统 动 态 响 ００ ０ ｒｍ ｎ 电 机 应快 。此类 电机 的设计 理念 与常 规 电机有 很大 不
永 磁 电机设 计 的关 键 。高 速 电机 极 数 少 ， 规 的 常
表 贴式 、 Ｉ 型 和 “ 型 内置式 永 磁 电机 （ｎｅ ｏ “” Ｖ” Ｉｔｒ ｒ ｉ
Ｐｒ ｅｅｔ ｇｅ Ｍ ｔ ，ＩＭ） 子结 构难 以灵 活 ｅｍ ｎｎ ｎｔ ｏｏ Ｐ 转 Ｍａ ｒ 兼 顾 电磁性 能 与机 械 性 能 ， 合 解决 永 磁 电机 转 综 子 结构 的机 械强 度 、 惯 量 轻 量 化 与低 转 矩 脉 动 低 之 间 的相互 制约 和适 合于 产业化 制 造技术 的产 品 设 计难 题 。基 于 产 业 化 制 造 技 术 的产 品设 计 目 标 ， 出一 种 高 品质 的高 速 ＩＭ 转 子 结 构 ， 过 提 Ｐ 通 有 限元 仿 真验证 ， 获得 优 异 的 机 械性 能 和 电磁 能
研究与设计 Ｅ Ｃ ＭＡ
高速 内置 式 永 磁 电机 转 子 设 计 与 分 析 米
黄 苏融 ， 张诗 香 ， 张 琪 ， 陈益辉 （ 上海 大 学 机 电工程 与 自动化 学 院 ， 海 上
摘源自文库
２０７ ） ０ ０ ２
中图 分 类 号 ： Ｍ ０ 文 献 标 志 码 ： 文章 编 号 ：６３６ ４ （０ １０ － １－４ Ｔ ３２ Ａ １７ －５ ０ ２ １ ）８０ １ ０ ０
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高 速永磁 电机 已成 为 电工 领 域 的研 究 热点 ， 应 用越 来越 广泛 ， 高性 能 数 控 机床 的主 轴 电机 如 及其 他 机床 的 电驱动伺 服 电机等 。该 类 电机转 速
通 常 在 １ ０ ０ ／ ｎ 以 上 ，甚 至 超 过 ５ ０ ｒｍｉ ４ ０ ／ ｉ ， 机转 矩 脉 动 小 ， 电系 统 动 态 响 ００ ０ ｒｍ ｎ 电 机 应快 。此类 电机 的设计 理念 与常 规 电机有 很大 不
永 磁 电机设 计 的关 键 。高 速 电机 极 数 少 ， 规 的 常
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