调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析

高速永磁同步电机电磁分析与转子动力学研究1. 本文概述本文旨在深入研究高速永磁同步电机（PMSM）的电磁分析与转子动力学特性。

随着现代工业技术的发展，高速永磁同步电机以其高效率、高功率密度和良好的调速性能，在航空航天、机床工具、新能源发电等领域得到了广泛应用。

对高速永磁同步电机进行深入的电磁分析和转子动力学研究，对于优化电机设计、提高电机性能、拓宽应用领域具有重要意义。

本文将首先介绍高速永磁同步电机的基本结构和工作原理，为后续分析提供理论基础。

随后，文章将重点围绕电磁分析展开，包括电机绕组设计、磁路分析、电磁场计算等方面，以揭示电机内部电磁过程的本质规律。

在此基础上，本文将进一步探讨高速永磁同步电机的转子动力学特性，包括转子动力学模型建立、模态分析、振动噪声控制等内容，以揭示电机在高速运行过程中的动态响应和稳定性问题。

本文将对高速永磁同步电机的电磁分析与转子动力学研究进行总结，归纳出电机设计优化的关键因素，为未来的电机研发和应用提供有益的参考。

通过本文的研究，期望能为高速永磁同步电机的技术进步和产业发展做出一定的贡献。

2. 高速永磁同步电机的基本理论高速永磁同步电机（HighSpeed Permanent Magnet Synchronous Machine, HSPMSM）是一种广泛应用于航空航天、高速列车、风力发电等领域的电机。

其基本工作原理基于电磁感应定律和洛伦兹力定律。

在电机中，通过在转子上安装永磁体和在定子上布置三相绕组，当三相交流电通过绕组时，产生旋转磁场。

这个旋转磁场与永磁体的磁场相互作用，产生转矩，驱动转子旋转。

电磁场的分析是理解HSPMSM运行特性的关键。

主要分析内容包括磁场的分布、磁通量的路径以及电磁力的大小和方向。

这些分析通常基于麦克斯韦方程组，通过有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）等数值方法进行。

通过电磁场分析，可以准确预测电机的电磁性能，如转矩、反电动势和效率。

永磁同步电动机的分析与设计永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种采用永磁材料作为励磁源的同步电机。

相较于传统的感应电机，永磁同步电机具有高效率、高功率因数、高转矩密度和高速控制响应等特点，因此在许多应用领域中得到广泛应用。

本文将介绍永磁同步电机的分析与设计内容。

首先，分析永磁同步电机的基本原理。

永磁同步电机由永磁铁和电磁绕组组成。

当绕组通电后，产生的磁场与永磁铁的磁场相互作用，使电机转子产生旋转力矩。

通过分析电机的磁动特性和电动力学特性，可以得到电机的数学模型和控制方程，为电机设计和控制提供理论依据。

其次，设计永磁同步电机的结构参数。

永磁同步电机的结构参数包括定子绕组的匝数、线圈的截面积和磁链密度等。

这些参数的选择将直接影响电机的性能，如转矩、效率和功率因数等。

通过优化设计，可以使电机在给定的体积和功率范围内获得最佳性能。

然后，进行永磁同步电机的电磁设计。

电磁设计包括计算电机的电磁参数，如磁链、磁势和磁密等。

在设计过程中，需要考虑电机的工作条件和负载要求，选择合适的磁路结构和电磁铁材料，以提高电机的效率和转矩密度。

接下来，进行永磁同步电机的电气设计。

电气设计包括计算电机的电气参数，如电压、电流和功率等。

通过分析电机的电气性能，可以确定电机的绕组参数和功率电路的参数，以满足电机的输出要求和电力系统的特性。

最后，进行永磁同步电机的控制设计。

控制设计是永磁同步电机应用中至关重要的一环。

通过采用合适的控制策略和控制器，可以实现电机的速度、位置和转矩精确控制，提高电机的动态响应和工作效率。

总之，永磁同步电机的分析与设计是实现高效电机控制的关键步骤。

通过对电机的原理分析、结构参数设计、电磁设计、电气设计和控制设计等方面的研究，可以实现电机的优化设计和性能优化，推动永磁同步电机技术在各个领域的应用发展。

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析1 引言与传统的电励磁电机相比,永磁同步电动机具有结构简单，运行稳定；功率密度大;损耗小，效率高；电机形状和尺寸灵活多变等显著优点，因此在航空航天、国防、工农业生产和日常生活等各个领域得到了越来越广泛的应用。

随着电力电子技术的迅速发展以及器件价格的不断下降，越来越多的直流电动机调速系统被由变频电源和交流电动机组成的交流调速系统所取代,变频调速永磁同步电动机也应运而生。

变频调速永磁同步电动机可分为两类，一类是反电动势波形和供电电流波形都是理想矩形波（实际为梯形波）的无刷直流电动机，另一类是两种波形都是正弦波的一般意义上的永磁同步电动机。

这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不用设置起动绕组。

本文使用Ansoft Maxwell 软件中的RMxprt 模块进行了一种调速永磁同步电动机的电磁设计，并对电机进行了性能和参数的计算，然后将其导入到Maxwell 2D 中建立了二维有限元仿真模型,并在此模型的基础上对电机的基本特性进行了瞬态特性分析。

2 调速永磁同步电动机的电磁设计2.1 额定数据和技术要求调速永磁同步电动机的电磁设计主要包括主要尺寸和气隙长度的确定、定子冲片设计、定子绕组的设计、永磁体的设计等.通过改变电机的各个参数来提高永磁同步电动机的效率η、功率因数cos ϕ、起动转矩st T 和最大转矩max T .本例所设计永磁同步电动机的额定数据及其性能指标如下：计算额定数据:(1) 额定相电压:N 220V U U ==(2) 额定相电流：3N N N N N1050.9A cos P I mU ηϕ⨯== (3) 同步转速：160=1000r /min f n p= (4) 额定转矩：3N N 19.5510286.5N m P T n ⨯== 2.2 主要尺寸和气隙长度的确定永磁电机的主要尺寸包括定子内径和定子铁心有效长度,它们可由如下公式估算得到:2i11P D L C n '= N N N cos E K P P ηϕ'=， 6.1p Nm dp C K K AB δα=' 式中，i1D 为定子内径，L 为定子铁心长度，P '为计算功率，C 为电机常数。

2022 年永磁耦合与调速驱动器从美国引进我国，在美国已大量应用于冶金、石化、采矿、发电、水泥、纸浆、海运、军舰等行业，国内现在应用案例主要有浙江嘉兴电厂，山东海化自备热电厂, 华电东华电厂, 华能南京电厂, 中石化北京燕山石化, 枣庄煤业集团蒋庄煤矿等大型企业集团。

永磁磁力驱动技术首先由美国 MagnaDrive 公司在 1999 年获得了突破性的发展。

该驱动方式与传统的同步式永磁磁力驱动技术有很大的区别，其主要的贡献是将永磁驱动技术的应用大大拓宽。

它不解决密封的问题，但是它解决了旋转负载系统的对中、软启动、减震、调速、及过载保护等问题，并且使永磁磁力驱动的传动效率大大提高，可达到 98.5%。

目前，由 MagnaDrive 公司和美国西北能效协会组成专门小组对该技术设备进行商业化推广。

由于该技术创新，使人们对节能概念有了全新的认识。

在短短的几年中， MagnaDrive 获得了很大的发展，现已经渗透到各行各业，在全球已超过 6000 套设备投入运行。

永磁磁力耦合调速驱动(PMD)是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。

该技术实现了在驱动(电动机)和被驱动(负载)侧没有机械链接。

其工作原理是一端希有金属氧化物硼铁钕永磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可以控制传递的转矩，从而实现负载速度调节。

由下图所示， PMD 主要由导体转子、永磁转子和控制器三部份组成。

导体转子固定在电动机轴上，永磁转子固定在负载转轴上，导体转子和永磁转子之间有间隙(称为气隙)。

这样电动机和负载由原来的硬(机械)链接转变为软(磁)链接，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化，从而实现负载转速变化。

由上面的分析可以知道，通过调整气隙可以获得可调整的、可控制的、可以重复的负载转速。

磁感应原理是通过磁体和导体之间的相对运动产生。

也就是说， PMD 的输出转速始终都比输入转速小，转速差称为滑差。

永磁同步电机的电磁设计方案1 永磁同步电机的基本原理和特点永磁同步电机是一种新型的高效电动机，具有高效率、高功率密度、快速响应等优点。

它是由永磁体和电磁线圈组成的，通过电磁线圈与永磁体之间的作用产生转矩。

与传统的异步电机相比，永磁同步电机的效率更高、速度更稳定，特别适合用于高精度控制等场合。

2 永磁同步电机的电磁设计要点永磁同步电机的电磁设计是实现高效率、稳定运行的关键。

其中，电磁线圈的参数包括绕组数、导线截面积、绕组方式、铁芯形状等。

以下是具体要点：2.1 绕组数和绕组方式永磁同步电机的电磁线圈绕组数一般较少，一般少于异步电机的绕组数。

而采用多相绕组的方式，能够显著提高电机的功率密度和效率。

另外，对于高功率密度的永磁同步电机，可以采用三绕组式结构，使电机的相序和匝数更加紧凑。

2.2 导线截面积电磁线圈导线的截面积是影响永磁同步电机性能的重要参数之一。

截面积过小会导致电流密度过大，产生过多的电流损耗和温升，进而影响电机效率和寿命，而截面积过大则会使电机结构过于复杂，增加成本和体积。

因此，需要根据电机的功率和运行条件确定合适的导线截面积。

2.3 铁芯形状永磁同步电机的铁芯形状对电机的功率密度和效率影响较大。

对于高功率密度的电机，可以采用扇形铁芯或双球面铁芯结构。

此外，还可以通过添加铁磁材料或采用不同的接头结构等方法改善电磁线圈的磁通分布，减小铁芯损耗和噪音。

3 永磁同步电机的优化设计方法为了实现永磁同步电机的高效率、高性能运行，可以采用以下优化设计方法：3.1 磁场分析和模拟通过磁场分析和模拟软件（如ANSYS、COMSOL等），可以快速计算电机的磁场分布、磁通密度等参数，进而优化电机的结构和参数选取，提升电机的性能。

3.2 合理的控制策略电机的控制策略对电机效率和性能影响很大。

常见的控制方法有矢量控制、直接转矩控制等，需要根据具体应用场景选择合适的控制策略。

3.3 多因素综合考虑永磁同步电机的电磁设计需要考虑多个因素的综合影响，如电机的功率密度、效率、噪音、成本等。

永磁同步电动机电磁设计永磁同步电动机是一种能够实现高效能转换的电机。

它采用了永磁体产生磁场，与定子上的线圈产生交变磁场来实现转动，因此具有高效率、高功率密度和高转矩密度等特点。

本文将介绍永磁同步电动机的电磁设计过程，并探讨其中的一些关键技术。

首先，电磁设计过程开始于确定绕组数据。

绕组是将电磁力转化为机械力的关键部分，其设计直接影响到电机的性能。

为了使绕组尽量减小谐波和电磁噪声，一般采用分段细槽绕组。

绕组的设计也需要考虑线圈的电流和电压、磁场强度和饱和情况等因素。

其次，永磁同步电动机的磁路设计非常重要。

磁路设计的主要目标是实现磁通的均匀分布和最大化。

为了实现这一目标，可以采用磁路分析方法，通过优化铁心的尺寸和形状，来调整磁阻分布和磁通密度。

此外，磁路设计还需要考虑铁心的饱和和损耗情况，以及永磁体的磁性能和热特性等。

第三，针对永磁同步电动机的磁链和电流特性，需要进行磁链分析和电路设计。

磁链分析主要用于计算磁链波形和磁链饱和情况，以确定磁阻和电感等参数。

电路设计则主要包括电感和电容的选择，以及电流和电压的控制等。

这些都直接影响到电机的性能和可靠性。

此外，还需要考虑永磁同步电动机的热特性。

由于电机长时间运行会产生大量的热量，因此需要进行热分析和散热设计。

热分析可以通过有限元仿真等方法来实现，包括计算温升分布和热阻分布等。

而散热设计则需要根据电机的尺寸和工作条件来选择合适的散热方式，如风冷、水冷等。

最后，电磁设计过程还需要进行性能分析和优化。

性能分析可以通过有限元仿真等方法来实现，包括转矩-转速特性分析、功率-转速特性分析等。

而优化则主要是通过调整参数来达到更好的性能，包括转矩和功率的最大化、效率的提高等。

综上所述，永磁同步电动机的电磁设计过程涉及到绕组设计、磁路设计、磁链和电路设计、热特性分析和散热设计、性能分析和优化等多个方面。

这些都是相互关联的，需要综合考虑，才能够实现高效能转换和可靠性运行。

因此，对于永磁同步电动机的电磁设计，需要充分理解电机的工作原理和性能需求，并结合现有的设计方法和工具，进行系统化的设计过程。

电机计算与磁场分析1.1 计算程序及算例注：计算采用手算和MathCAD 计算结合使用的方法所以计算结果保留到小数点后三位。

一、 额定数据1．额定功率 5KW N P =2．相数 3m =3．额定电压 直流输出电压 40V d U =额定相电压 217.949V 2.34d N U U +== 三相桥整流考虑二极管压降4．功率因数 cos 0.8ϕ= sin 0.6ϕ=5．额定相电流 310116.071A cos N N N P I m U ϕ⨯==⋅⋅ 6．效率 0.9N η=7．额定转速 100000rpm N n = 8．预取极对数 2p =9．频率 3333Hz 60N pnf ==10．冷却方式 空气冷却 11．转子结构 径向套环12．电压调整率 20%N U ∆≤二、永磁材料选择13．材料牌号 NSC27G 烧结钐钴材料，主要考虑到高温工作环境 该材料高温下退磁小。

14．预计温度 T= 250C 15.剩余磁通密度 20 1.0T r B =0.03%B r rB α=----的温度系数 0r I L B =---的不可逆损失率工作温度下 201(20)(1)0.931T100100Br r r IL B t B α⎡⎤=+--=⎢⎥⎣⎦ 16.计算矫顽力 20760kA/m c H =工作温度下 201(20)(1)707.56KA/m 100100Br C r IL H t H α⎡⎤=+--=⎢⎥⎣⎦17.相对回复磁导率 3010 1.047rr C B H μμ-=⨯=式中 70410H /m μπ-=⨯ 三、永磁体尺寸18．永磁体磁化方向长度 0.35cm M h =19．永磁体宽度 1.56cm M b =20．永磁体轴向长度 5.35cm M L = 21．永磁体段数 1W =22．永磁体每极截面积 28.346cm M M M A L b == 23．永磁体每对极磁化方向长度 20.7cm MP M h h == 24．永磁体体积 311.684cm m M MP V PA h == 25．永磁体质量 31095.812g m m m V ρ-=⨯= 稀土钴材料密度 38.2g/cm ρ=四、转子结构尺寸26．气隙长度 10.19cm δδ=∆+= 均匀气隙空气隙长度10.03cm δ= 非磁性套环长度 0.16cm ∆=27．转子外径 2 3.0cm D = 28．轴孔直径 2 1.0cm i D =29．转子铁心长度 2 5.35cm M L L ==30．衬套厚度 222()0.49cm 2i M h D D h h --∆+==31．极距 2(2)2.105cm 2D pπτ-∆== 径向瓦片形32．极弧系数 0.74p α=33．极间宽度 2(1)0.547cm p b ατ=-= 五、定子绕组和定子冲片34．定子外径 1 4.8cm D =35．定子内径 1212 3.06cm i D D δ=+= 36. 定子铁心长度 1 5.35cm M L L ==长径比λ＝1.7537．每极每相槽数 1q =38. 定子槽数 212Q mpq ==39．绕组节距 3y = 整距绕组,影响下面一些系数40. 短距系数 180sin 12p K β==41. 分布因数 1d K = 42.斜槽因数 1sk K =43.绕组因数 1dp d p sk K K K K ==波形系数 sin()20.91.024i iK φαπα⋅==44.预估永磁体空载工作点 '00.67m b = 工作点范围在0.55-0.75Br 内但高速电机应取小一些。

永磁同步电机以及直流无刷电机的电磁设计首先，永磁同步电机采用永磁体作为励磁源，与传统的感应电机相比，具有更高的效率和功率密度。

永磁同步电机的电磁设计主要包括磁极形状、磁路设计和绕组设计。

磁极形状是永磁同步电机电磁设计的重要组成部分。

常见的磁极形状有平面磁极、凸起磁极和凹陷磁极等。

磁极形状的选择与电机的输出功率和转速有关。

例如，对于高转速应用，凸起磁极可以减小磁场漏磁，提高电机的效率。

磁路设计是永磁同步电机电磁设计中的关键环节。

通过优化磁路设计，可以改善电机的磁路磁阻和磁导率等参数，提高电机的磁路利用率和效率。

同时，磁路设计也需要考虑减小磁铁磁感应强度损失，采用合适的磁路材料和结构设计，降低磁铁的温升，提高电机的稳定性和可靠性。

绕组设计是永磁同步电机电磁设计中的另一个重要方面。

绕组设计涉及电机的定子和转子绕组的布置和计算。

合理设计绕组可以降低电动机的电阻损耗和铜损耗，提高电机的效率。

此外，绕组设计还需要考虑绕组的散热和绝缘问题，确保电机的安全运行。

直流无刷电机是一种采用永磁转子的直流电机。

与传统的有刷直流电机相比，直流无刷电机具有更高的效率和更小的电刷磨损，可以实现长时间的高速运转。

直流无刷电机的电磁设计主要包括转子和定子的磁路设计和绕组设计。

转子磁路设计是直流无刷电机电磁设计的重要组成部分。

合理设计转子磁路可以提高磁路磁阻和磁导率，提高电机的效率和转矩输出。

通常情况下，直流无刷电机采用内置式磁铁转子，磁铁的选择和磁铁的磁场分布对电机的性能有重要影响。

定子绕组设计是直流无刷电机电磁设计的另一个重要环节。

定子绕组设计涉及到绕组的尺寸、材料选择以及绕组的布局和计算等。

合理设计绕组可以降低电阻和损耗，提高电机的效率和输出性能。

此外，定子绕组设计还需要考虑电机的散热和绝缘等问题，确保电机的稳定运行和安全性。

综上所述，永磁同步电机和直流无刷电机的电磁设计是电机设计中的重要环节。

通过优化磁极形状、磁路设计和绕组设计，可以提高电机的效率、功率密度和输出性能。

高速永磁电机设计与分析技术综述一、概述高速永磁电机，作为现代电机技术的杰出代表，正以其高效率、高功率密度以及优秀的控制性能，在多个领域展现出广阔的应用前景。

随着能源危机和环境污染问题的日益严峻，对高速永磁电机设计与分析技术的研究显得尤为重要。

本文旨在对高速永磁电机的设计与分析技术进行综述，以期为相关领域的研究者提供全面的技术参考和启发。

高速永磁电机的设计涉及电磁设计、结构设计、热设计、强度设计等多个方面，其关键在于如何在高速运转的条件下保证电机的性能稳定、安全可靠。

电磁设计方面，需要优化绕组布局、磁路设计以及永磁体的选择，以提高电机的效率和功率因数。

结构设计则着重于提高电机的刚性和强度，防止在高速运转时产生过大的振动和噪声。

热设计则关注电机内部的热传递和散热问题，防止电机因过热而损坏。

强度设计则要求电机在承受高速运转产生的离心力时，能够保持结构的完整性。

高速永磁电机的分析技术则涵盖了电磁场分析、热分析、结构分析等多个方面。

电磁场分析可以预测电机的电磁性能，为优化设计提供依据。

热分析则用于评估电机在不同工况下的热状态，为散热设计提供参考。

结构分析则关注电机在高速运转时的动态特性，为强度设计提供支撑。

随着计算机技术和数值分析方法的快速发展，高速永磁电机的设计与分析技术也在不断进步。

通过采用先进的电磁仿真软件、热仿真软件以及结构仿真软件，可以更加精确地预测电机的性能，为设计优化提供有力支持。

1. 高速永磁电机的定义与重要性高速永磁电机（HighSpeed Permanent Magnet Synchronous Motor, HSPMSM）是一种特殊类型的电机，其核心特点在于使用永磁体来产生磁场，以及能够在高转速下稳定运行。

与传统的电励磁电机相比，HSPMSM具有更高的功率密度、更高的效率以及更低的维护成本，因此在许多现代工业应用领域中具有显著的优势。

HSPMSM的重要性体现在以下几个方面：随着全球能源危机的日益加剧和环境保护需求的不断提升，节能减排、提高能源利用效率已成为工业生产中的重要目标。

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析电磁设计是指针对给定的电机参数要求，确定合理的线圈结构、磁场分布和磁路特性等方面的技术设计过程。

其目标是在满足规定的机械特性、电磁特性和工艺要求的前提下，使电机具有最佳的效率、功率因数和转矩密度等性能。

首先，需要确定合适的线圈结构。

根据电机的功率、转速和负载要求等参数，选择合适的线圈类型、匝数和截面形状等。

其中，多层绕组结构可以提高电机的功率密度，而单层绕组更易于制造，降低了制造成本。

其次，需要进行磁场分析。

通过计算机仿真软件或有限元方法，建立电机的磁场模型，分析电机各部分的磁场分布和特性。

磁场分析主要包括磁感应强度、磁通分布、磁势能、磁压力等参数。

通过优化磁场分布，可以提高电机的转矩密度和效率。

磁场分析的过程中，还需要进行磁路设计。

磁路设计包括永磁体的选型和磁路结构的设计。

永磁体的选型要考虑其磁化特性、矫顽力和温度稳定性等因素，以满足电机对磁场的高稳定性和大转矩要求。

磁路结构的设计要优化磁路的传导能力和磁阻损耗，以减小电机的铜损和磁铁损耗，提高电机的效率。

另外，还需要考虑绕组的热设计。

在电磁设计和磁场分析的基础上，进行绕组的热分析和散热设计。

通过合理的冷却措施和散热结构的设计，避免电机过热，保证电机的可靠运行。

同时，绕组的电磁阻抗特性和电磁噪声也是电磁设计和磁场分析的重要考虑因素。

通过优化线圈结构和绕组的布局方式，可以减小电机的电磁阻抗和电磁噪声，提高电机的工作效果和可靠性。

总之，调速永磁同步电动机的电磁设计和磁场分析是确保电机性能的重要环节。

通过合理的线圈结构、磁场分布和磁路特性等技术设计，可以提高电机的效率、功率因数和转矩密度等性能指标，满足电机在不同应用领域的要求。

同时，绕组的热设计、电磁阻抗特性和电磁噪声等问题也需要合理考虑，以确保电机的可靠工作。

2021年第49卷第3期D设计分析esign and analysis 程献会等 永磁同步电动机调速范围的优化及性能分析17　收稿日期:2020-11-24基金项目:山西省自然基金(2013011035-1);中国博士后科学基金(2018M640250)永磁同步电动机调速范围的优化及性能分析程献会,王淑红(太原理工大学电气与动力工程学院,太原030024)摘　要:根据内嵌式调速永磁同步电动机的弱磁控制特点,以弱磁扩速倍数为优化目标,利用有限元仿真软件,分析了内嵌式调速永磁同步电动机矩形和V 形永磁体尺寸和位置对电机参数和调速范围的影响,通过优化永磁体的位置和尺寸扩大了电机弱磁调速范围㊂计算了优化后电机的参数,对比了优化前后电机调速的范围㊂为内嵌式调速永磁同步电动机的优化和参数计算提供一定的参考㊂关键词:内嵌式调速永磁同步电动机;永磁体尺寸;调速范围;有限元分析中图分类号:TM351 文献标志码:A 文章编号:1004-7018(2021)03-0017-04Optimization and Performance Analysis of Speed Control Range of Permanent Magnet Synchronous MotorCHENG Xian -hui ,WANG Shu -hong(School of Electrical and Power Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)Abstract :According to the embedded control weak magnetic control characteristics of permanent magnet synchronousmotor,with weak magnetic speed ratio as the optimization goal,and using finite element simulation software,embedded speed permanent magnet synchronous motor was analyzed rectangle and V the size and position of permanent magnet motor parameters and the influence of the speed range,through optimizing the position and size of the permanent magnet motor weak magnetic speed range had expanded.The parameters of the optimized motor were calculated,and the range of motor speed before and after optimization was compared.It provided a certain basis for the optimization and parameter calculationof the built-in speed-regulating permanent magnet synchronous motor.Key words :built-in speed-regulating permanent magnet synchronous motor,permanent magnet size,speed regulatingrange,finite element analysis0　引　言永磁同步电动机具有结构简单㊁运行可靠㊁效率高等显著优点,其应用范围较为广泛,在航空㊁国防㊁工业生产和日常生活中都可以看到它的身影[1-2]㊂已有许多专家学者对永磁同步电动机进行过优化设计,从而使电机性能更优越,使用更广泛㊂文献[3]采用田口法,以电机的效率和磁钢用量作为优化目标,对内嵌式永磁电动机进行优化设计;文献[4]同样采用田口法对铁耗和转矩脉动进行了优化㊂文献[5-6]对电动汽车用永磁同步电动机进行了电磁设计和弱磁调速分析;文献[7]中搭建了凸极式永磁同步电动机弱磁调速的控制系统;文献[8]从内置式永磁同步电动机的数学模型及弱磁控制方式入手,采用数值计算方法,分析了不同参数对电机弱磁调速的影响;文献[9]讨论了永磁体分段对永磁同步电动机参数和调速范围的影响;文献[10]设置了一种分段Halbach 结构的表贴式永磁同步电动机以降低涡流损耗等;文献[11]对V 形异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩进行了优化;文献[12]采用多目标遗传算法对不同类型的电机结构进行优化㊂对于调速永磁同步电动机,在传统的控制方法下,电机受到电源电压和电流的限制,基速以上很难有较大的调速范围㊂为了扩大电机的调速范围,并确保电机的恒功率运行范围和电机性能,不仅要采用带有弱磁控制模块的控制系统,电机本体参数也应与控制系统有较好的配合,满足弱磁调速策略对电机参数的要求㊂永磁同步电动机的励磁由电机转子上的永磁体提供,永磁体在电机制作时已放置好,励磁无法根据实际需要进行调节,所以在电机设计时应考虑永磁体的尺寸和位置,为弱磁调速控制提供合理的永磁体磁链及交直轴电感参数㊂本文在电机设计过程中,以弱磁调速的倍数为电机永磁体尺寸的优化目标,使用有限元仿真软件,对两种不同形状的永磁体电机进行参数化仿真,确定电机永磁体的位置和尺寸对电机调速范围的影响㊂分析了矩形永磁体和V 形永磁体在不同尺寸和位置,对电机参数的影响,给出永磁体的尺寸,完 D设计分析esign and analysis 2021年第49卷第3期 程献会等 永磁同步电动机调速范围的优化及性能分析 18　成对电机调速范围的优化并分析电机性能㊂1　永磁同步电动机弱磁调速的基本原理1.1　永磁同步电动机的数学模型在三相电流对称㊁电机稳定运行且忽略定子绕组电阻㊁铁心饱和㊁铁耗的情况下,永磁同步电动机在d,q坐标轴下的数学模型如式(1)㊁式(2)㊂电压方程:u=u2d+u2q= ω(L q i q)2+(L d i d+ψf)2(1)电磁转矩方程:T em=32p[ψf i q+(L d-L q)i d i q](2)由电压方程可得出:ω=u(L q i q)2+(L d i d+ψf)2(3)式中:p为电机的极对数;L q,L d分别为电机定子的交直轴电感;i q,i d分为电机定子的交直轴电流;ψf 是电机的永磁体磁链;ω为电机角频率㊂由式(3)可以看出,当电机的端电压和电流达到极限值,且电流全部为直轴去磁电流时,电机可以达到理想最大转速:ωmax=u limψf-L d i lim(4) 调速永磁同步电动机的电压和电流的极限值取决于控制系统的逆变器,如果需要更高的转速范围,需要减小永磁体的磁链和增加直轴电感㊂但过小的永磁体磁链会造成电机转矩的下降,在电机优化时应综合考虑,不应为了单纯提高调速范围而牺牲太多的转矩㊂1.2　基于最大转矩电流比控制的弱磁调速性能分析凸极永磁同步电动机采用最大转矩电流比控制时,电机的电流矢量应满足:∂(T em/i s)∂i d=0∂(T em/i s)∂i q=üþýïïïï(5) 定子电流矢量轨迹如图1所示,当电机的端电图1　定子电流矢量轨迹压和电流达到极限值时,经过公式推导可得出此时的转折速度:ωb=u lim(L q i lim)2+ψ2f+(L d+L q)C2+8ψf L d C16(L d-L q)(6)式中:C=-ψf+ψ2f+8(L d-L q)2i2lim㊂ 定义电机的弱磁扩速倍数:k=ωmaxωb(7) 将弱磁率ξ=L d i sψf和凸极率ρ=L qL d代入到式(7)中,可得:k=ωmaxωb= 1+(ρξ)2+116(1-ρ)[(1+ρ)C2f+8C f]1-ξ(8)式中:C f=-1+1+8(1-ρ)2ξ2㊂根据式(8)可得如图2所示的凸极永磁同步电动机弱磁扩速倍数随凸极率和弱磁率的变化曲线,可以看出,电机的弱磁扩速倍数随凸极率和弱磁率的增加而增加㊂对永磁同步电动机的凸极率和弱磁率进行优化,便可以影响电机的扩速范围㊂图2　弱磁扩速倍数k与ξ,ρ的关系2　永磁同步电动机优化分别对原功率为2.2kW,永磁体为矩形和V形的两台内置式永磁同步电动机进行优化,以弱磁率和凸极率为优化目标,使其满足两倍以上的调速范围㊂2.1　建立电机的物理模型样机的基本参数如表1所示,电机的物理模型如图3㊁图4所示㊂在电机基本结构尺寸不变的情况下,对电机的永磁体尺寸㊁位置进行优化,永磁体尺寸主要有永磁体宽度b m,永磁体磁化方向长度h m㊂矩形永磁体的位置主要靠轴心距确定,就是永磁体下边缘距离电机中心的距离,即o2㊂轴心距越大,永磁体离气隙越近,离电机转轴的中心则越远㊂V形永磁体的位置还要依靠永磁体旋转角度来确 2021年第49卷第3期 D设计分析esign and analysis 程献会等 永磁同步电动机调速范围的优化及性能分析19　定,旋转角为θ㊂表1　电机的基本参数参数值参数值定子外径Φso /mm 155定子槽数36定子内径Φsi /mm 98极对数2转子内径Φri /mm 38额定转速n /(r㊃min -1)1500气隙长度δ/mm0.6轴向长度l /mm105图3　矩形永磁体电机模型图4　V 形永磁体电机模型2.2　电机的优化在初步确定电机额定电流的情况下,对永磁体的尺寸范围进行优化设计㊂利用Maxwell 软件,分别建立两种永磁同步电动机的2D 模型,并设置永磁体宽度㊁磁化方向长度和轴心距为参数化变量,求解不同情况下的凸极率和弱磁率,参数化范围如表2㊁表3所示㊂表2　矩形永磁体参数矩形参数范围步长宽度b m /mm30~502磁化方向长度h m /mm4~5.50.5轴心距o 2/mm33~351表3　V 形永磁体参数V 形参数范围步长单片宽度b m /mm 15~242磁化方向长度h m /mm4~70.5轴心距o 2/mm30~351 对在此范围内的所有不同组合进行参数化扫描仿真,并进行最优化求解,最优化算法采用默认的拟牛顿算法,它是求解非线性优化问题最有效的方法之一,收敛速度快㊂最优化求解的目标为ρ≥1.5,ξ≥0.5,由图2可以看出,理论上满足3倍的调速范围㊂经过Maxwell的最优化求解,可得出永磁体宽度㊁永磁体磁化方向长度和轴心距的初选结果㊂2.2.1　永磁体的尺寸确定经过分析和有限元软件的计算,可得到ρ和ξ随电机永磁体尺寸的参数变化规律㊂矩形永磁体和V 形永磁体的变化规律都是随着电机永磁体厚度和磁化方向的增加,ρ增加且ξ下降;永磁体宽度对两个参数的影响更明显,如图5㊁图6所示㊂(a)矩形永磁体电机(b)V 形永磁体电机图5　凸极率和弱磁率随永磁体宽度的变化(a)矩形永磁体电机(b)V 形永磁体电机图6　凸极率和弱磁率随永磁体磁化方向长度的变化两个优化参数变化趋势并不相同,在有限元优化求解给出的结果下,要想达到优化目标,并考虑制作工艺难度㊂最后确定矩形永磁体尺寸确定为宽42mm,厚4mm;V 形永磁体尺寸确定为单片永磁体宽20mm,厚4mm㊂2.2.2　永磁体的位置确定在永磁体尺寸确定的情况下,随着轴心距的增加,如图7所示,矩形永磁体电机的ρ会增加,ξ会下降;V 形永磁体电机的ρ和ξ呈相同变化规律,凸极率增加,弱磁率下降㊂(a)矩形永磁体电机(b)V 形永磁体电机图7　凸极率和弱磁率随轴心距的变化经过优化求解,矩形永磁体电机轴心距选择35mm;V 形永磁体电机轴心距选择33mm㊂V 形永磁体不仅要考虑轴心距,还要考虑永磁体旋转的角度θ对交直轴电感的影响㊂如图8所示,随着旋转角度的增加,凸极率上升,弱磁率下降,最终旋转角选择23°㊂图8　凸极率和弱磁率随旋转角度的变化3　电机参数分析与对比3.1　矩形永磁体电机在永磁体尺寸和位置确定之后,对电机模型进行有限元仿真,电机的直轴电感为0.074H,交轴电感为0.143H,磁链为0.608Wb,仿真得出凸极率为1.93,弱磁率为0.597,满足求解目标㊂ D设计分析esign and analysis 2021年第49卷第3期 程献会等 永磁同步电动机调速范围的优化及性能分析 20　对优化后的电机进行MATLAB仿真分析,采用基于最大转矩电流比的弱磁控制方式,控制框图如图9所示㊂在空载及负载条件下进行仿真分析,对比优化前后电机的调速范围,结果如表4㊁图10所示㊂可以看出,优化后空载条件下调速范围可以达到两倍以上,负载下调速范围也明显提高,达到了优化的目的㊂图9　弱磁控制框图表4　矩形永磁体电机最高转速对比转矩T/(N㊃m)优化前n f/(r㊃min-1)优化后n a/(r㊃min-1)仿真实验仿真020001900310010185018002400(a)空载下电机转速(b)负载下电机转速图10　矩形永磁体电机转速优化3.2　V形永磁体电机对确定永磁体位置和尺寸的电机模型进行有限元仿真,电机的直轴电感为0.073H,交轴电感为0.142H,磁链为0.635Wb,凸极率为1.96,弱磁率为0.56,满足求解要求㊂对优化后的V形永磁体电机,进行基于最大转矩电流比的弱磁调速控制下的空载及负载仿真,结果如表5所示㊂空载可以达到两倍左右的调速范围,负载下速度也有所提高,满足优化目标,如图11所示㊂表5　V形永磁体电机最高转速对比转矩T/(N㊃m)转速n/(r㊃min-1)优化前优化后022003000 1020002450(a)空载下电机转速(b)负载下电机转速图11　V形永磁体电机转速优化4　结　语本文借助有限元仿真软件,以内嵌式永磁同步电动机的调速范围为优化目标,讨论了矩形和V形永磁体不同尺寸和位置对电机参数的影响,结合对调速范围的影响,确定了电机永磁体的尺寸和位置,完成了电机的优化设计㊂以优化完成的电机尺寸,对其进行参数分析和对比,较之前的电机有了明显的转速范围的提升,达到了本次优化的目的㊂优化过程和结果对内嵌式永磁同步电动机的设计和参数提供了一定的参考㊂参考文献[1]　唐任远.现代永磁电机理论与设计[M].北京:机械工业出版社,2015.[2]　王秀和.永磁电机[M].北京:中国电力出版社,2011.[3]　贾金信,杨向宇,曹江华.基于田口法的内嵌式永磁电动机的优化设计[J].微电机,2013,46(6):1-4.[4]　王艾萌,温云.田口法在内置式永磁同步电机优化设计中的应用[J].华北电力大学学报(自然科学版),2016,43(3):39-44.[5]　陈晨.纯电动汽车用永磁同步电动机设计及弱磁扩速分析[D].天津:天津大学,2010.[6]　解志霖.电动大巴车用永磁电机设计[D].沈阳:沈阳工业大学,2017.[7]　郭殿林,陈康,包兵.电动汽车凸极式永磁同步电机弱磁调速的研究[J].煤矿机械,2016,37(7):58-60.[8]　皮秀,王善铭.弱磁调速的永磁同步电机参数的分析设计[J].中国科技论文在线,2010,5(8):585-591.[9]　孙慧芳,高琳,李计亮,等.弱磁调速用永磁同步电机设计分析[J].微电机,2010,43(12):16-20.[10]　高锋阳,齐晓东,李晓峰,等.部分分段Halbach永磁同步电机优化设计[J/OL].电工技术学报:1-14[2021-02-04].ht⁃tp:///10.19595/ki.1000-6753.tces.191554..[11]　李晓峰,高锋阳,齐晓东,等.对称V型异步起动永磁同步电机齿槽转矩优化[J/OL].电力系统及其自动化学报:1-9[2021-02-04]./10.19635/ki.csu-epsa.000497.[12]　刘晓宇,袁彬,戴太阳,等.基于自适应网格及响应面模型的永磁电机多目标优化[J].微特电机,2020,48(7):24-27,30.作者简介:程献会(1995 ),女,硕士研究生,研究方向为电机与电器㊂。

永磁同步电机毕业设计永磁同步电动机的电磁设计与分析永磁同步电机是一种采用永磁体作为励磁源的同步电机，具有结构简单、效率高、功率因数高等优点，在电动车、新能源车辆、工业驱动等领域得到了广泛应用。

本文将对永磁同步电机的电磁设计和分析进行探讨，以提高电机的性能和效率。

首先，电磁设计是永磁同步电机设计的核心环节之一、在电磁设计中，需要确定电机的电磁参数，如定子绕组的匝数、磁链、气隙长度等。

这些参数会直接影响电机的性能和效率。

通过有效控制这些参数，可以提高电机的工作效率和输出功率。

其次，对永磁同步电机的电磁场进行分析是电机设计的重要一步。

在电磁场分析中，可以使用有限元法对电机的磁场进行模拟和分析。

通过分析电机的磁场分布，可以预测电机在不同工况下的气隙磁密分布、磁场饱和情况等。

这些分析结果可以指导电机的结构设计和优化，从而提高电机的性能和效率。

另外，还需要对电机的电磁特性进行测试和分析。

通过电机的空载试验、短路试验和负载试验等，可以获取电机的电磁特性数据，如电机的转矩-转速特性、励磁特性、效率特性等。

这些特性数据可以用来评估电机的性能和效率，为电机的设计和控制提供依据。

最后，需要对永磁同步电机进行效果评估。

通过对电机的实际运行效果进行评估，可以验证电机设计和分析的准确性和有效性。

此外，还可以根据实际运行情况对电机进行调整和优化，进一步提高电机的性能和效率。

总之，永磁同步电机的电磁设计与分析是电机设计中的关键环节。

通过合理设计电机的电磁参数，进行电磁场分析和特性测试，以及对电机的效果评估，可以提高电机的性能和效率，满足不同应用场合的需求。

希望本文对永磁同步电机的电磁设计和分析提供了一定的参考。

永磁同步电动机的电枢磁场和电枢反应磁场引言部分的内容：1. 引言1.1 永磁同步电动机概述永磁同步电动机是一种采用永磁体作为励磁源的电动机，其具有高效率、高功率密度和良好的调速性能等优点，在工业领域中得到广泛的应用。

相比传统的交流感应电动机，永磁同步电动机在稳态和动态响应特性上更加优越，被视为未来发展趋势的一种关键技术。

1.2 电枢磁场和电枢反应磁场简介永磁同步电动机由定子和转子构成，其中定子产生了正弦形式的旋转磁场，而转子则受到这个旋转磁场的影响而相对运动。

在永磁同步电动机中，存在着两个重要的磁场：一是由定子绕组通过通入三相交流电产生的电枢磁场；二是由于转子导体中电流变化所引起的电枢反应磁场。

这两个磁场对于永磁同步电动机的性能具有重要影响。

1.3 研究目的和意义本文旨在详细研究永磁同步电动机的电枢磁场特性和电枢反应磁场以及它们对电动机性能的影响。

首先，我们将介绍电枢磁场形成原理，并分析其对电动机性能参数的影响。

然后，我们将重点讨论电枢反应磁场的产生机理，并探讨其对系统稳定性的影响。

最后，通过实验验证和案例分析，在理论与实际数据上进行对比分析，并总结出针对优化电枢磁场和控制电枢反应磁场的技术方案和改进建议。

本文的研究目的在于加深对永磁同步电动机工作原理和关键技术的理解，提高永磁同步电动机设计、控制和应用水平。

通过深入分析和系统实验验证，可以为永磁同步电动机行业提供有益参考，促进该领域发展并为未来相关技术的创新奠定基础。

2. 永磁同步电动机的电枢磁场特性：2.1 电枢磁场形成原理：永磁同步电动机是一种以永磁体作为励磁源的电动机。

在永磁同步电动机中，电器部分通过直流激励产生一个稳定的永久磁场，在运行过程中与旋转的主磁场进行交互作用，从而产生转子上的感应电动势。

当三相绕组通过交流电源供电时，会在定子上形成一个旋转的主磁场。

这个主磁场由三相绕组中的三个正弦形式的感应电动势相位差120度来驱动。

同时，由于定子和转子之间存在空气隙，当定子上产生主磁场时，也会激发出额外的感应电流和反应力。

永磁同步电机以及直流无刷电机的电磁设计永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）和直流无刷电机（Brushless DC Motor, BLDC）都是目前电机领域中应用广泛的电机类型。

它们在功能、特性以及电磁设计方面存在一些差异，下面将分别对这两种电机的电磁设计进行介绍。

首先，永磁同步电机是一种利用永磁体产生磁场的同步电机。

其主要由永磁体、转子和定子组成。

永磁体的磁场与定子磁场同步旋转，从而产生电动势并转化为电力输出。

永磁同步电机具有高效率、高功率密度以及较高的控制精度等优点，在电动车、工业机械和家用电器等领域有广泛应用。

永磁同步电机的电磁设计主要包括定子槽形状设计、磁场调整和绕组设计等方面。

定子槽形状设计是为了提高定子磁场分布的均匀性和磁场利用率，常见的槽形包括梳齿形槽和圆弧形槽等。

磁场调整是为了改善永磁同步电机的磁场波形和减小磁场谐波，通过调整永磁体的磁场分布和形状来达到目的。

绕组设计考虑到定子槽内的线圈布局和参数选取等因素，以提高定子线圈的利用率和电磁性能。

其次，直流无刷电机是一种利用电子换向器控制电流流向的电机。

它的结构包括转子、永磁体和绕组等。

直流无刷电机由于无刷换向，减少了机械磨损和摩擦力，具有高效率、可靠性高以及无噪音等特点，在电动汽车、航空等领域有广泛应用。

直流无刷电机的电磁设计主要包括磁场布置、定子槽形状以及转子磁场等方面。

磁场布置是为了控制磁通分布和磁感应强度，常见的磁场布置包括轴向磁场、径向磁场和斜磁场等。

定子槽形状决定定子绕组布局和绕组参数选取，常见的槽形有整槽形、分槽形和圆弧形等。

转子磁场的设计考虑到磁极数量和极对槽比等因素，以实现期望的转矩输出和运行性能。

综上所述，永磁同步电机和直流无刷电机在电磁设计方面有一些共同点，如磁场布置和绕组设计等，同时也有一些差异，如定子槽形状和转子磁场等。

这些设计因素直接影响到电机的性能和效率，对于实际应用中的性能优化和控制参数选取至关重要。

变频调速永磁同步电动机的设计随着科技的不断发展，变频调速技术日益成为工业领域中重要的节能技术之一。

变频调速技术通过改变电源频率，实现对电动机的速度控制。

在众多类型的电动机中，永磁同步电动机因其高效、节能、高精度控制等优点，逐渐得到广泛应用。

本文将探讨变频调速永磁同步电动机的设计方法。

变频调速技术主要通过改变电源频率来改变电动机的转速。

根据异步电动机的转速公式 n=f(1-s)/p，其中n为转速，f为电源频率，s为转差率，p为极对数，可知当f改变时，n也会相应改变。

变频调速技术具有调速范围广、精度高、节能等优点，被广泛应用于各种工业领域。

永磁同步电动机是一种利用永磁体产生磁场的高效电动机。

其特点如下：效率高：永磁同步电动机的磁场由永磁体产生，可降低铁损和额定负载下的铜损，从而提高效率。

节能：由于其高效率，永磁同步电动机在长期运行中可节省大量能源。

调速性能好：永磁同步电动机的转速与电源频率成正比，因此可通过变频调速技术实现对电动机的速度精确控制。

维护成本低：永磁同步电动机结构简单，故障率低，维护成本相对较低。

变频调速永磁同步电动机的设计原则是在满足额定负载要求的前提下，尽可能提高电动机效率，同时确保调速性能优越。

为此，设计时需考虑以下几个方面：(1)优化电磁设计：通过合理选择永磁体的尺寸和位置，以及优化定子绕组的设计，降低铁损和铜损。

(2)转子结构设计：保证转子的强度和稳定性，同时考虑散热问题，防止因转子故障导致电动机损坏。

(3)控制系统设计：选择合适的控制算法和硬件设施，实现对电动机速度的精确控制。

(1)明确设计需求：根据应用场景和负载要求，确定电动机的功率、转速、电压、电流等参数。

(2)选择合适的永磁材料：根据需求和市场供应情况，选择合适的永磁材料，如钕铁硼等。

(3)设计定子结构：根据电磁负荷要求，设计定子的槽数、绕组形式等结构参数。

(4)优化转子设计：根据强度和稳定性要求，设计转子的结构形式，选择合适的材料和加工工艺。

三相永磁同步电动机变频调速系统设计运动控制系统课程设计题目：三相永磁同步电动机变频调速系统设计专业班级：自动化姓名：学号：指导教师：摘要本论文在研究永磁同步电动机运行原理的基础上详细讨论了其变频调速的理论而且设计了一套基于DSP的永磁同步电动机磁场定向矢量控制系统。

永磁同步电动机相对感应电动机来说具有体积小、效率高以及功率密度大等优点，因此自从上个世纪80年代，随着永磁材料性能价格比的不断提高，以及电力电子器件的进一步发展，永磁同步电动机的研究也进入了一个新的阶段。

由于永磁同步电动机自身具有比感应电动机更为优越的性能，而且其dq变换算法相对简单、电机转子磁极的位置易于检测，因此交流调速的矢量控制理论在永磁同步电动机的控制领域也得到了同样的重视，有关永磁同步电动机矢量控制研究的成果陆续发表。

本文就是应用电压矢量控制SVPWM实现对永磁同步电机的转矩控制，使其拥有直流电机的性能。

关键词：永磁同步电机矢量控制 dq变换 DSP目录1 绪论............................................................................................................. (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 研究现状及应用前景 (1)2 永磁同步电机的矢量控制方法 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 电流检测电路 (4)3.2 转速检测和转子磁极位置检测电路 (5)3.3 PWM发生电路 (6)3.4 IPM智能功率模块驱动电路 (7)3.5 系统保护电路 (8)3.6 人机接口电路 (9)4 软件设计............................................................................................................. . (9)设计心得............................................................................................................. .. (12)参考文献............................................................................................................. .. (13)1 绪论1.1 研究背景与意义众所周知，电动机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。

永磁电机电磁设计简介1.主要分析流程针对永磁同步电机的电磁设计，大致可以按照下面的流程进行分析。

各个部分的一些操作和重要参数将在下面具体展开。

2.主要尺寸的选择主要尺寸包括定子外径、转子内径和机壳长度。

定子外径和机壳长度的选择主要参考系列异步电机的设计参数和同类厂商的产品参数。

转子内径的选择在满足转矩要求情况下参考系列异步电机设计参数。

3.极槽配合的选择参考软件《永磁电机极槽配合分析》。

4.定转子冲片设计4.1定子槽形的选择a) 平底槽b) 圆底槽图1 定子常用槽形常用定子槽形见上图，定子内径的选择可以参考异步电机，但由于永磁电机轭部相对更大，通常永磁电机定子内径要小于同样大小的异步电机。

4.2 定子齿轭的选择定子齿通常选择平行齿或接近平行齿，关于定子尺寸的选择可以参考下表：空载 额定负载定子齿磁密/T1.4 1.8 定子轭磁密/T1.4 1.5a) 空载磁密分布 b) 负载磁密分布图2 磁密分布 4.3 气隙长度的确定考虑到装配和工艺需要，永磁电机的气隙通常选择在1~1.5mm 。

4.4 转子槽形的选择a ）表贴式 时起到定位和固定的作用，这种结构需要注意的是，凸出的高度不宜过高，会增大漏磁，燕尾槽角度选择在75°左右为宜，太小不适合加工装配，太大不能很好起到固定作用；内嵌式有磁钢是否分块的区别，需要注意的是，虽然要尽可能减少漏磁，但考虑到冲制和加工，相邻磁钢间的隔磁桥宽度应大于2mm，靠近气隙处的隔磁桥宽度精车后应大于1.5mm，尖角处应使用圆角过渡以减小应力。

5. 电机绕组设计5.1 绕组设计流程5.1.1 槽电角度α=p ×360°/Z5.1.2 槽电势星形图根据槽电角度画槽电势星形图，p 和Z 的最大公约数是槽电势星形重合的次数。

5.1.3 分相在星形图上划分各相所属槽号，原则是三相电势对称且最大，通常采用60°相带，其较120°相带的合成电势大，也有采用30°相带的。

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