收稿日期
: 2009
2
01
2
12 .
基金项目
:
华北电力大学留学回国人员科研基金项目 资助
(200714001)
1
基于有限元分析的内置式永磁
同步电机转矩特性的优化设计
李和明
,
卢伟甫
,
王艾萌
(
华北电力大学 电气与电子工程学院
,
河北 保定
071003)
摘要
:
内置式永磁同步电机
( IPMSM)
的转矩特性直接影响着电机驱动运行的平稳性
,
针对转矩中的脉动
,
一方面通过定子斜槽消除齿槽转矩
,
另一方面通过永磁体分段来减小纹波转矩
,
最终达到了减小转矩脉动的
目的
,
并且在一定程度上提高了电机弱磁调速的能力
,
扩大了电机的恒功率范围 。
关键词
:
内置式永磁同步电机
;
脉动转矩
;
斜槽
;
永磁体分段
中图分类号
: TM351
文献标识码
: A
文章编号
: 1007 - 2691 (2009) 05 - 0007 - 05
Optimal design of t he torque characteristic
for interior permanent magnet synchronous motor
based on finite element analysis
L I He - ming , L U Wei - f u , WAN G Ai - meng
( School of Electrical and Electronic Engineering ,Nort h China Electric Power University , Baoding 071003 ,China)
Abstract : The torque characteristic of t he Interior Permanent Magnet Synchronous Motor ( IPMSM) influences t he
motor
’
s steady performance straightly. For t he ripple torque , t his paper at first t hrough skewing t he stator slot to e
2
liminate t he cogging torque , and at t he second t hrough segmenting t he magnet into several sections to reduce t he rip
2
ple torque. In t he end , t he reduction of t he ripple torque is realized. Moreover , t he field weakening ability of t he mo
2
tor is improved , and t he constant power range is enlarged at t he same time.
Key words : interior permanent magnet synchronous motor ; ripple torque ; skew ; magnet segment
0
引 言
内置式永磁同步电机 ( IPMSM) 以其高效
率 、高功率密度 、高转矩电流比以及更宽的调速
范围等优异的性能越来越多地应用在空调压缩
机 、电动汽车 、机器人和工业控制等方面 。并且
随着对内置式永磁同步电机越来越广泛的研究 ,
其各种性能也在逐步地得到完善 , 特别是转矩特
性 , 它直接影响着电机运行的平稳性 , 因此提高
IPMSM 驱 动系 统的转矩 特 性有 着 重 要 的 意 义 。
本文以研究工作中的样机设计为例 , 对主要的参
数进行了分析研究 , 提出了提高转矩性能的设计
方法 。
1
内置式永磁同步电机
( IPMSM)
二维有限元模型
使用 Ansoft 有限元分析软件创建 IPMSM 二
维有限元瞬态模型 ,其基本设计参数如表 1 所示 ,
表
1
7
1
5 kW
内置式永磁同步电机参数
Tab
1
1
7
1
5 kW IPMSM parameters
额定输出功率
/ kW
7
1
5
额定电压
/ V
115
极对数
4
额定转速
/ (r/ min)
3 200
定子槽数
48
定子铁心外径
/ mm
175
定子铁心内径
/ mm
120
定子铁心长度
/ mm
75
每相串联总匝数
72
转子内径
/ mm
38
气隙长度
/ mm
0
1
5
永磁体厚度
/ mm
5
1
5
隔磁磁桥宽度
/ mm
1
永磁体之间的尺寸
Rib/ mm
1
第
36
卷第
5
期
2009
年
9
月
华 北 电 力 大 学 学 报
Journal of Nort h China Electric Power University
Vol
1
36 , No
1
5
Sep
1
, 2009