永磁同步电动机的设计与仿真
李芳玲1，刘景辉2
1 广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006；２ 贵州航天林泉电机有限公司，贵州 贵阳 550008
摘 要：针对分数槽配合电机的气隙磁场谐波次数过多，容易产生振动和噪声问题，采用磁路计算和有限元分析相结合的方法，设计了一台8 极24 槽、11.8 kW、额定转速1 500 r/min 的整数槽配合的永磁同步电动机。给出了确定电机主要尺寸的方法，利用Ansys Maxwell 软件对电机空载磁场、反电势、齿槽转矩、电机负载性能进行了仿真分析与计算。样机试验结果表明达到了设计要求，与仿真结果误差在5% 以内，验证了设计和仿真的准确性。
关键词：永磁同步电动机；分数槽配合；整数槽配合；振动；噪声
中图分类号：TM341；TM351 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2014)02-0033-04
Design and Simulation of Permanent Magnetic Synchronous Motors
LI Fang-ling1, LIU Jing-hui2
1 College of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China;2 Guizhou Aerospace Linquan Motor Co., Ltd, Guiyang 550008, China
Abstract: It is easy to generate vibration and noise if there are overabounded times of air gap magnetic field harmonics in fractional slot combination motor. Aiming at the above problem, this paper adopted the combined method of magnetic circuit calculation and finite element to design a permanent magnetic synchronous motor with integer slot combination of 8 poles, 24 slots, 11 .8 kW, rated rotation speed of 15 00 r/min. Main dimensions of the motor was given. By using Ansys Maxwell software, simulation analysis and calculation were carried out for no-load motor magnetic field, counter electromotive force, cogging torque and motor load performance. Sample machine test result shows that the motor has reached design requirements. Compared with the simulation result, the error is less than 5%, which verifies the correctness of the design and simulation.
Key words: permanent synchronous motor; fractional slot combination; integer slot combination; vibration; noise
参考文献
[1] 暨绵浩.永磁同步电动机及其调速系统综述和展望[J].微特电机，2007，35(3)：49-52.
[2] 张汉允，上官璇峰.分数槽自起动永磁同步电机的设计研究[J].微电机，2011，44(5)：13-16.
[3] Bianchi N，Fomasiero E.Impact of MMF space harmonic on rotor losses in fractional-slot permanent-magnet machines[J].IEEE Transactions on Energy Conversion, 2009，24(2)：323-328.
[4] Dorrell D G，Popescu M，Ionel D M.Unbalanced magnetic pull due to asymmetry and low-level static rotor eccentricity in fractional-slot brushless permanent-magnet motors with surfacemagnet and consequent-pole rotors[J].IEEE Transactions on Magnetics，2010，46(7)：2675-2685.
[5] 王秀和，杨玉波，丁婷婷，等.基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究[J].中国电机工程学报，2005，25(15)：146-149.
[6] 王兴华，励庆孚，石山.永磁电机磁阻转矩的抑制方法[J].西安交通大学学报，2002，36(6)：576-579.
[7] 高强，韩力.磁极开槽法抑制永磁电动机齿槽转矩研究[J].微电机，2008，41(12)：1-4.
[8] 杨浩东，陈阳生.分数槽永磁同步电机电磁振动的分析与抑制[J].中国电机工程学报，2011，31(24)：83-89.
[9] 廖勇，甄帅，刘刃，等. 用谐波注入抑制永磁同步电机转矩脉动[ J ] . 中国电机工程学报，2011，31(21)：119-122.
[10] 胡岩，武建成，李德成，等.小型电动机现代实用设计技术[M].北京：机械工业出版社，2008.
