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摘 要

近年来，全球变暖环保意识越来越高。排放标准，燃油价格高等成本因素，都导致了增长对汽车发动机的需求如混合动力汽车。第一批生产的HEV由丰田在1997年建成，从此，各种型号的HEV来自不同的汽车制造商已经淹没了市场，甚至政府组织，如美国能源部已经成为这一重要组成部分。自由汽车项目已经有相当一段时间的研究领域，一般来说，大多数这些HEV，使用无刷永磁电动机。

本文首先介绍内置永磁电机的工作原理；其次介绍了内置永磁设计方法，并着重介绍了内置永磁基于绕组函数的电感计算方法；并分析凸极特性以及磁饱和对电感影响。

最后，分析经过优化后的永磁电机的峰值电流减少量。展望了转子经优化后的内置永磁电机在未来体现的优越之处。

关键词：内置永磁 转子优化 绕组函数 凸极特性 磁饱和

Research on Rotor Optimization Design of Permanent Magnet Motor

Abstract

Permanent magnet motor has a more obvious advantage over electric field motor, with high efficiency, simple structure, small size and reliable operation, etc., has been widely used in aerospace industry, national defense industry, industry and agriculture and daily life. The energy-saving project of the motor system requires the promotion of high efficiency and low energy consumption of permanent magnet motor, the permanent magnet motor optimization design put forward higher requirements.

This paper first introduces the working principle of built-in permanent magnet motor. Secondly, it introduces the built-in permanent magnet design method, and introduces the built-in permanent magnet based on the winding function of the inductance calculation method.

Finally, the peak current reduction of the optimized permanent magnet motor is analyzed. Looking forward to the optimization of the rotor after the built-in permanent magnet motor in the future to show the superiority.

Key Words: Built-in permanent magnet;Rotor optimization; Winding function; Salient pole characteristics;Magnetic saturation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1永磁材料的发展及应用 1

1.2永磁电机的发展和分类 1

1.2.1永磁电机的发展 1

1.2.2永磁电机的分类 2

1.3国内外高效电机发展概述 3

1.3.1国内高效电机发展 3

1.3.2国外高效电机发展 4

第二章 永磁电机理论概述 6

2.1 永磁电机工作原理概述 6

2.1.1 电机及永磁电机概述 6

2.1.2电机的分类 7

2.2内置永磁电机转子基本原理 9

2.3内置永磁电机工作基本原理 9

第三章 设计与分析 11

3.1 最大转矩计算方法 11

3.2电机参数计算 12

3.3计算结果的比较 13

3.4转子优化结果与分析 15

3.5总结 17

第四章 永磁电机发展趋势 19

致谢 21

参考文献 22

第一章 绪论

1.1永磁材料的发展及应用

永磁电机已成为现代电机驱动器的重要部件。他们拥有一些电磁优势，比电磁激励的优势更高，转矩密度更高，效率更高（因为没有与励磁相关的损耗系统）和更简单的构造和维护。磁体的存在作为不能关闭的通量的恒定源，提供具有某些固有特性的永磁电机对于电机设计者来说可能具有挑战性[1]。一这些性质的不可避免的存在是非常不希望扭矩脉动一些应用如伺使服驱动器或电动转向。目前，增长最快的稀土永磁材料，该材料具有优异的性能，广泛应用于电子仪器仪表及信息通讯等领域。与此同时，中国的稀土储备非常丰富，只要全球稀土物质发展热潮适应中国，将大力开发稀土材料，形成具有中国特色的稀土产业。

在中国，稀土永磁材料[2]的发展主要优点是：（1）产品在国内有很强的需求，可以保证稀土产品的销售; （2）国内稀土资源非常丰富，（3）研发实力非常强劲，国家有大量技术骨干可以参与新产品开发，产品质量技术可以不断提高，改善。

1.2永磁电机的发展和分类

1.2.1永磁电机的发展

稀土永磁铁电动机是非常高的效率，可靠性，大小，和重量损失性能比传统发动机更好，此外，以满足发动机的通常特性，发动机在发动机的具体应用也具有广阔的前景。这些年，自控成熟的几个级别的提高，而响应于技术和机械研发也不断提高，它显著促进了产业汽车产业的结构调整。

在工农业生产和日常生活中的永磁电机，高科技等领域得到广泛开发的引擎，根据国际能源机构，全球工业电机功率总功耗与能量控制的可能节约的工作组的报告。作为主要的国家计划“十二五”重点节能工程[3]，重大节能推进系统有助于促进罕见的永磁电机效率电机类 - 铁 - 硼，消除高能耗设备及高效节能发动机。从效率，功率因数，启动转矩大，功率密度和温度升高互换性，高性能稀土 - 铁 - 硼永磁同步电机的观点是全国主要项目集中在引擎推广。同步磁阻电机成本正在变大由于两个主要原因：稀土永磁（PM）成本增加和增加了高效机器的要求。因此，REL电机和铁氧体PM辅助REL（PMAREL）电机正在成为两台表面安装的PM机器和感应器的竞争对手机器在很多应用[4]。这样的电机也在变当控制是基于无传感器时，同步永磁电机增加功率因数（PF），即相对低的REL机器，即使对这种机器有很大的兴趣，

自1930年以来，外国学者开始研究无刷直流电子开关，而不是高性能发动机刷，并取得初步成效。然而，由于目前电子设备的高功率还处于初级阶段，无法找到直流无刷电机的理想电子开关元件，因此无刷电机直流电流已经停滞多年，在研究和实验室实践开发阶段使用推广。这种结构具有一些固有的缺点，如：多年来在高速范围内的外场或永磁体和磁体，许多研究人员在温度变化的影响下具有磁通上限上的磁通密度常数，磁化率，当磁力灵活控制他们正在努力解决的这些问题。经过多年的探索，无刷直流电动机技术已经越来越成熟，在各个方面的应用都比传统电机表现出更好的特性。

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