轴向磁场磁通切换永磁电机电感参数的优化设计.docx

摘要:近年来，随着电动汽车的快速发展，对电机驱动系统的安全可靠性提出了很高的要求，所以设计出一种容错性能特别优良的电机已经成为国内外研究的热点。轴向磁场磁通切换永磁电机(AFFSPM)是一种新型定子永磁同步电机。它将传统的盘式永磁电机(AFPM)和磁通切换永磁电机(FSPM)的优点相结合。与传统永磁电机相比，AFFSPM电机轴向尺寸短、效率高、功率密度大、转子结构较简单、维护比较方便，在电动汽车驱动、风力发电等高效领域具有光明的发展前景。为了能让该电机更快的应用到电动汽车当中，使电动汽车的行驶更加的安全可靠，就需要对电机进行优化，来提高电机的容错性能。本文通过研究电机结构参数对电感的影响，获得大自感来抑制短路电流，低互感来减小故障相对正常相的影响。

论文将一台双定子单转子结构的三相6/13极AFFSPM电机作为研究对象，首先对AFFSPM电机的基本结构和工作原理进行了分析介绍；然后使用 ANSYS软件建立电机的三维模型，对电机的电磁场开始分析研究，计算出电机的自感和互感；最后研究了优化电机设计参数的方法，分析裂比、永磁体厚度、隔离槽宽和定子齿宽、定子槽宽以及转子齿宽对AFFSPM电机电感的影响。研究结果表明优化电机后获得的大自感和低耦合有效的抑制了短路电流，减小了故障相对正常相的影响，提高了电机的容错性能。

关键词：AFFSPM电机，电感，三维有限元分析，设计优化

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1本课题研究背景和意义-1

1.2国内外研究现状-2

1.3本课题研究内容和论文结构-4

第二章 AFFSPM电机基本原理-5

2.1电机基本结构-5

2.2磁通切换原理-6

2.3本章小结-7

第三章 AFFSPM电机三维建模-9

3.1软件介绍-9

3.2电机三维模型建立

3.2.1定子建模-10

3.2.2转子建模

3.2.3 电机整体建模-13

3.3剖分-14

3.3.1 定子剖分-14

3.3.2 气隙剖分-15

3.4求解-15

3.5 本章小结-16

第四章 AFFSPM电机优化设计-17

4.1电机的初始设计-17

4.2 电机结构参数对电感的影响-18

4.2.1 自感互感计算-19

4.2.2 裂比-19

4.2.3永磁体厚度和隔离槽宽-20

4.2.4定子齿宽和定子槽宽-21

4.2.5 转子齿宽-22

4.3 电机的静态特性-22

4.3.1永磁磁链-23

4.3.2感应电动势-24

4.4 本章小结-25

第五章 总结与展望-26

5.1 全文总结-26

5.2 对社会、环境、文化的影响-26

5.3 展望-27

参考文献-28

致 谢-30