永磁同步电机设计
1电机仿真模型
（a）原型电机（b）新型电机
图1PM-Y2-180-4电机整体有限元仿真模型
图2新型电机转子1/4模型
2静态有限元仿真结果比较
2.1永磁磁场分布
当永磁体单独作用时，两种电机的磁力线分布如图3所示。
（a）原型电机（b）新型电机
图3两种电机永磁磁场分布
2.2永磁气隙磁密波形
当永磁体单独作用时，两种电机一个周期范围（即一对永磁体范围）的永磁气隙磁密波形如图4所示。
（a）原型电机
（b）新型电机
（c）两种电机比较
图4两种电机永磁气隙磁密分布
3空载稳态有限元仿真结果比较
3.1空载永磁磁链、空载永磁反电势波形
空载情况下，两种电机的三相绕组电流均设置为零，电机中磁场由永磁体单独产生。设置电机稳态运行转速为n=3000r/min，可得到两种电机的空载永磁磁链、空载永磁反电势波形分别如图5、图6所示。由于三相绕组对称，在此仅给出A相绕组仿真结果。
图5两种电机空载永磁磁链
图6两种电机空载永磁反电势
3.2空载永磁磁链、空载永磁反电势谐波分析
利用Matlab对图5、图6的波形进行傅里叶分析，可得到两种电机磁链及反电势的各次谐波分量，如图7所示。
（a）空载永磁磁链（b）空载永磁反电势
图7磁链及反电势谐波分量分析
通过对两种电机的空载永磁磁链和空载永磁反电势进行谐波分析，得到以下结论：（1）3次谐波分量是主要谐波分量；（2）偶次谐波分量几乎为零，奇次谐波分量相对较大；（3）采用新型电机结构可在一定程度上削弱3次谐波分量，但同时会引起5、7次谐波分量增加，总体削弱谐波效果并不明显。
4负载稳态有限元仿真结果比较
4.1电枢绕组通入三相对称电压
两种电机具有相同的参数如下：电阻R=0.0410947?，电感L=5.87143?10?5H，额定转速n=3000r/min。给电枢绕组通入三相对称电压：
![](https://wkrtcs.bdimg.com/rtcs/image?w=278.66666666667&md5sum=15506f2768d48cf1ab54bbb6185aa43c&sign=15ccdd54e1&rtcs_flag=1&rtcs_ver=3&l=webapp&bucketNum=300&ipr={"t":"img","w":"278.66666666667","h":"58.6","dataType":"gif","c":"word/media/image1.png"})
（1）
并进行有限元仿真，得到两种电机的绕组电流及转矩波形，分别如图8、图9所示。
（a）原型电机
（b）新型电机
图8两种电机绕组电流波形
图9两种电机电磁转矩波形
4.2电枢绕组通入三相对称电流
由图8、图9可见，经过足够长的时间，绕组电流和转矩将趋于稳定，即电流有效值、转矩平均值不再发生变化，此时，转矩在一个周期范围内的平均值大小仅取决于绕组电流有效值大小。因此，为了保证电机稳定运行时的额定平均转矩为117N?m，可直接给电枢绕组通入三相对称电流，
![](https://wkrtcs.bdimg.com/rtcs/image?w=157.73333333333&md5sum=15506f2768d48cf1ab54bbb6185aa43c&sign=15ccdd54e1&rtcs_flag=1&rtcs_ver=3&l=webapp&bucketNum=300&ipr={"t":"img","w":"157.73333333333","h":"69.2","dataType":"gif","c":"word/media/image2.png"})
（2）
并将电流有效值I调整到适当大小。图10、图11分别给出了一个周期内A相绕组电流波形及转矩脉动波形。其中，原型电机的电流有效值为60.7A，新型电机的电流有效值为55.0A，且两种电机的平均转矩均为117N?m。
图10两种电机A相绕组电流波形
图11两种电机转矩脉动波形
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/19b8376164ce0508763231126edb6f1afe0071c6.html
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