新型复合转子永磁磁阻电机设计

新型永磁电机转子磁路结构设计与分析方案计算中采用了二维平面电磁场时步有限元结合场路耦合的方法，采用该计算方法的优点是能够考虑机械运动、导体区域感应涡流产生的集肤效应以及绕组邻近效应的影响，通过合理的简化模型，可以获得较高的计算精度和合理的计算时间[7]。

永磁同步电机电磁场时变问题中的Maxwell方程组表达式为：（2）当考虑到电机铁芯的饱和因素，则非线性时变运动电磁场问题的偏微分方程表达式[8]为：（3）式中：A—矢量磁位；Js—外部强加的源电流密度；v—媒质的磁阻率；V—媒质相对坐标系的运动速度；—媒质的电导率。

3 电磁场仿真计算与分析根据上述分析，针对以上转子磁路结构类型，本文建立了3种磁路结构的模型，分别是表贴式、内置式和本文提出的新磁路结构。

该永磁同步电动机的定子槽数（36槽）及结构尺寸相同。

转子采用不同的磁路结构，即表贴式转子磁路结构、内置式转子磁路结构和本文提出的新型磁路结构。

转子极数为8极。

图3、图4和图5分别为表贴式转子磁路结构、内置式转子磁路结构（转子磁路為一字型结构）、以及本文提出的新型转子磁路结构。

建立有限元仿真模型后，将分别计算3种磁路结构的空载反电动势波形，电机运行转速为1 000rpm，磁钢温度20℃。

图6、图7和图8分别是表贴式转子磁路结构的空载反电动势波形、内置式转子磁路结构的空载反电动势波形和本文提出的新型转子结构的空载反电动势波形。

通过对比图6、图7和图8的有限元仿真计算结果可知，当采用本文提出的新型转子磁路结构时，电机空载反电动势波形具有更高的正弦度，谐波含量最低，其谐波畸变率约为0.3%，远小于表贴式结构的2.6%和内置式转子结构的1.1%。

在空载工况下，对3种磁路结构电机的交直轴电感进行有限元仿真分析，得到电机交、直軸电感随时间的变化波形。

计算结果如图9、图10、图11所示。

图9为表贴式转子结构的交直轴电感仿真结果。

由于表贴式电机的交直轴磁导近似相等，因此仿真曲线中交直轴电感相近，即电机的凸极率近似为1。

新型永磁外转子电机的设计与分析简介永磁外转子电机是一种新型的电机类型，它与传统的永磁内转子电机相比，具有更加优秀的动态特性，转速响应更快、更准确。

除此之外，其结构也更加紧凑，因此具有更加广泛的应用前景。

本文将介绍永磁外转子电机的结构设计和性能分析，并简要介绍其应用领域和发展前景。

永磁外转子电机的结构设计永磁外转子电机的结构相对于传统的永磁内转子电机，最大的不同在于其定子部分是内部，转子部分则成为了外部，同时外部转子的形状也完全不同。

永磁外转子电机主要由两个部分组成，分别为转子和定子。

其中转子由永磁磁铁和轴承支持组成，轴承支持主要起到支撑转子的作用，以确保转子能够平稳旋转。

定子则由线圈和铁芯组成，线圈通过外部设置的电源通电，然后与转子产生电磁作用，驱动转子旋转。

永磁外转子电机的性能优势与传统的永磁内转子电机相比，永磁外转子电机具有以下的性能优势：1.发热量更少永磁外转子电机由于结构更加紧凑，因此空气阻力较小，同时也会产生较少的磁场损耗，从而减少了发热量。

2.效率更高永磁外转子电机的结构使得其转子和定子的距离更近，因此磁阻更小，磁场更强，同时也更加节能。

3.转速响应更快永磁外转子电机具有更快的响应时间，对于需要高速旋转、精密控制的设备非常适合。

应用领域和发展前景永磁外转子电机主要应用于高要求的电机应用领域，特别是在需要高速旋转和精密控制的场合下。

例如，永磁外转子电机对于飞行器、无人机、及医疗等领域均有广泛的应用。

随着科技的进步，永磁外转子电机在未来的发展趋势将会更加广阔，其性能的优秀将会促进其更多的应用。

总结本文简要介绍了永磁外转子电机的结构和性能优势，介绍了其应用领域和发展前景。

仅当有了更好的理解和掌握新型永磁外转子电机的设计和分析，才能促进其在各种领域更加广泛的应用。

永磁辅助同步磁阻电机的设计一、引言永磁辅助同步磁阻电机是一种新型的高效率、高性能的电机，它结合了同步电机和磁阻电机的优点，具有高转矩密度、无需励磁等特点。

本文将从永磁辅助同步磁阻电机的原理、设计流程、参数计算等方面进行详细介绍。

二、永磁辅助同步磁阻电机原理永磁辅助同步磁阻电机由定子和转子两部分组成。

其中，定子上布置有三相绕组，转子则由铜条或铝条制成的圆环构成。

在定子中间设有一个空心柱，空心柱里面放置着永久磁体。

当三相交流电源通入定子绕组时，产生旋转磁场。

同时，由于空心柱里面放置着永久磁体，因此在转子内部也会产生一个恒定的轴向磁场。

当转子开始旋转时，铜条或铝条会在旋转过程中不断地穿过定子绕组所产生的旋转磁场中，并受到了一个感应力作用，从而使得转子开始旋转。

由于转子上铜条或铝条的存在，因此在转子内部也会产生一个磁阻效应，从而使得电机具有了磁阻电机的特点。

三、永磁辅助同步磁阻电机设计流程1. 确定电机类型：根据不同的应用场合和要求，确定永磁辅助同步磁阻电机的类型。

2. 确定电机参数：根据应用要求和设计目标，确定永磁辅助同步磁阻电机的参数，包括功率、转速、额定电压、额定频率等。

3. 确定铜条或铝条截面积：根据所选用的材料和设计要求，确定铜条或铝条的截面积。

4. 计算绕组参数：根据所选用的绕组方式和设计要求，计算绕组参数，包括匝数、线径等。

5. 计算空心柱尺寸：根据永久磁体尺寸和设计要求，计算空心柱尺寸。

6. 计算转子外径和长度：根据所选用的材料和设计要求，计算转子外径和长度。

7. 计算永久磁体尺寸：根据设计要求和永久磁体特性，计算永久磁体尺寸。

8. 确定电机结构：根据上述参数和计算结果，确定永磁辅助同步磁阻电机的结构。

四、永磁辅助同步磁阻电机参数计算1. 铜条或铝条截面积计算公式：S = K * P / J其中，S为铜条或铝条截面积，K为修正系数（一般取1.2），P为功率，J为允许电流密度（一般取3A/mm²）。

永磁辅助同步磁阻电机的设计
永磁辅助同步磁阻电机是一种新型的电机，它结合了永磁电机和同步磁阻电机的优点，具有高效、高精度、高可靠性等特点，被广泛应用于工业生产和家用电器等领域。

在永磁辅助同步磁阻电机的设计中，需要考虑多个因素。

首先是电机的结构设计，包括转子和定子的设计。

转子通常采用永磁体和磁阻体的组合，定子则采用多相绕组结构，以提高电机的效率和输出功率。

其次是电机的控制系统设计，包括电机驱动器和控制器的设计。

电机驱动器需要具备高效、稳定、可靠的特点，以保证电机的正常运行。

控制器则需要具备高精度、高速度、高可靠性的特点，以实现电机的精确控制。

在永磁辅助同步磁阻电机的应用中，还需要考虑电机的适用范围和使用环境。

电机的适用范围包括电机的功率、转速、负载特性等，需要根据具体的应用场景进行选择。

同时，电机的使用环境也需要考虑，包括温度、湿度、振动等因素，需要采取相应的措施来保证电机的正常运行。

永磁辅助同步磁阻电机的设计需要综合考虑多个因素，包括电机的结构设计、控制系统设计、适用范围和使用环境等。

只有在这些方面都得到充分的考虑和优化，才能设计出高效、高精度、高可靠性的永磁辅助同步磁阻电机，为工业生产和家用电器等领域提供更好的电机解决方案。

新型永磁电机转子磁路结构设计与分析作者：徐锋来源：《科学家》2017年第16期摘要本文提出的新型永磁同步电机转子磁路结构，能够使永磁同步电机同时具有内置式转子磁路结构和表贴式转子磁路结构的各自优点。

同时采用该磁路结构后，能够使平行充磁的转子磁钢具有等效的径向充磁效果。

并且能够增加转子的机械强度，提高电机的运行转速。

避免转子在高速运行或冲击振动过程中对磁钢的损坏。

通过对磁路结构的特殊设计，使电机的转子磁路特性接近于一般的表贴式磁钢结构，因此对电机的控制更加简单可靠；并且由于转子每极采用两片磁钢，使平行充磁的磁钢达到了径向充磁的目的，从而改善了电机反电势波形、降低了齿槽转矩。

关键词永磁同步电机；转子结构；谐波畸变率；交直轴电感中图分类号 TM34 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0079-03与传统的电励磁同步电机相比，永磁同步电动机具有效率高、结构简单、体积小、重量轻的特点。

从控制角度分析，永磁同步电机的转矩特性与直流电机相似，因此，具有调速范围宽，控制系统简单、快速的优点[1]。

在新能源汽车驱动、航空航天、伺服传动等控制精度要求高、运行可靠的领域得到广泛应用。

从永磁同步电机磁钢的安装方式划分，可以将永磁同步电机分为表贴式永磁同步电机（SPM）和内置式永磁同步电机（IPM）两种[2]。

内置式永磁同步电机由于磁钢嵌在铁芯内部，转子结构更加可靠，使磁钢能够承受更高的转速和冲击。

但由于内置式转子磁路的直轴磁导小于交轴磁导，使电机的交直轴电感不相等，并且交直轴磁路具有交叉影响，大大增加了对内置式电机控制的难度，使控制系统更加复杂；表贴式永磁电机的磁钢贴在转子表面，固定方式简单，但可靠性较差。

虽然在实际应用中，可以采用绑扎等固定措施，但增加了气隙长度，影响电机的运行性能[3-4]。

本文针对两种磁路结构存在的缺点，提出了新型永磁同步电机转子磁路，该磁路结构同时具有内置式和表贴式转子磁路结构的各自优点，提升了电机的整体性能。

新型复合转子永磁磁阻电机设计赵　宇,　宁圃奇,　柴建云清华大学电机工程与应用电子技术系,北京　100084 摘　要:基于对永磁磁阻电机弱磁扩速特性分析的基础上,提出了一种以整个调速范围内逆变器电流定额最小为目标,实现复合转子结构永磁磁阻电机优化设计的新方法。

样机的分析结果表明:电机系统在满足提供大转矩和宽调速范围运行要求时,具有较高的运行效率和功率因数,而且该方法具有良好的可操作性。

关键词:永磁磁阻电机;电机设计;弱磁控制中图分类号:TM302;T M351　文献标识码:A　文章编号:1673-6540(2007)01-0007-04D esign of the Co mbi ned P M-R el uctanceM otorsZHA O Yu,　N I N G Pu-qi,　CHAI J i a n-yunDepa rt m ent of E lectrical Eng i n ee ring,Tsi n ghua Unive rsit y,Beiji n g100084,China Ab strac t:Based on t he st udy of the fl ux w eakening operati on o f per m anent m agne t re l uctance m o t o rs,it pro-posed a new desi gn m ethod o f comb i ned PM-re l uctance m o t o r,w hich realized opti m ized i nverter curren t capac ity w ith-in the s peed range.Re s u lts sho w ed t hat the t e chn i que had we ll prac ticab ilit y and the m o t o r satisfi ed t he reque st of the torque and t he w ide speed band w ith i m proved efficiency and pow er fac t o r.K ey word s:co mb i ned per m anent m agnet reluctance m otor;m otor design;flux w eaken i ng0　引　言为了使电机既能充分利用永磁体的磁积能,又兼顾磁场调节的要求,可以考虑额外添加辅助电励磁绕组[1]或采用复合转子[2]构成复合转子永磁磁阻(Co m bined P M-Re l u ctance,简淡CP M R)电机。

永磁辅助同步磁阻电机的设计一、引言近年来，电机的应用范围日益广泛，而对于特定需求的电机，需要进行相应的设计以满足特定的工作条件。

本文旨在探讨永磁辅助同步磁阻电机的设计，介绍其工作原理、优势以及具体的设计方法。

二、工作原理永磁辅助同步磁阻电机是一种结合了同步磁阻电机和永磁电机的特点的新型电机。

它通过利用同步磁阻电机的稳定性和永磁电机的高效率，实现了高性能和高效能的结合。

2.1 同步磁阻电机工作原理同步磁阻电机是通过在转子上安装磁片，使转子的磁阻呈现非均匀分布，从而引起磁力的作用。

当定子绕组中的电流通过时，会产生旋转磁场，与转子上磁阻的形状相互作用，驱使转子旋转。

2.2 永磁电机工作原理永磁电机利用永磁体产生恒定的磁场，与定子绕组中的电流相互作用，从而产生转矩。

由于永磁体的磁场是恒定的，因此永磁电机具有高效率和高性能的优势。

2.3 永磁辅助同步磁阻电机工作原理永磁辅助同步磁阻电机在同步磁阻电机的基础上，增加了永磁体作为辅助磁场。

永磁体的磁场可以使电机具有更高的输出转矩和更好的控制性能。

三、设计要求在设计永磁辅助同步磁阻电机时，需要考虑以下几个方面的要求：3.1 功率输出要求根据具体应用场景的功率需求，确定电机的额定功率和最大功率输出。

3.2 效率要求考虑电机的效率要求，选择合适的磁阻材料、绕组材料以及永磁材料等，以提高电机的转换效率。

3.3 控制性能要求根据具体的控制需求，选择合适的控制器和反馈传感器，以实现电机的准确控制和稳定运行。

3.4 动态响应要求在设计过程中，需要考虑电机的动态响应特性，选择合适的转子结构、转子惯量和定子绕组等，以满足快速启动、快速制动等动态响应要求。

四、设计步骤4.1 确定设计参数根据设计要求中的功率输出、效率要求等，确定电机的设计参数，如电机的额定功率、额定转速和转矩等。

4.2 选择磁阻材料和绕组材料根据设计要求和电机的工作条件，选择合适的磁阻材料和绕组材料。

磁阻材料应具有高磁导率和低磁滞特性，绕组材料应具有良好的导电性和导热性。

新型永磁外转子电机的设计与分析概述永磁外转子电机是一种形式简单、体积小、功率密度高的电机，在汽车、机器人、空调等领域得到广泛应用。

本文将介绍一种新型的永磁外转子电机的设计与分析，其中包括电机的参数计算、电磁场模拟以及磁路设计等内容。

电机设计参数计算在设计永磁外转子电机时，需要确定的关键参数包括机械部分的转子直径D、电气部分的电压V、功率P、电机的效率η等。

其中，电压V和功率P可以通过负载特性曲线确定，而效率η则是由损失和电机结构决定的。

在本次设计中，我们选取了转子直径D为120mm，电压V为24V，功率P为500W。

通过负载特性曲线计算可得到永磁外转子电机的额定电流为21A，效率为88.5%。

磁路设计永磁外转子电机的磁路设计是保证电机良好性能的关键。

本次设计采用了槽型转子，磁体为稀土永磁材料，磁极数为6极。

针对该结构，我们对磁路设计进行了如下优化：•通过优化转子结构，使得永磁材料与铁芯的接触面积最大化，从而提高磁路传递效率；•通过优化机械结构，减小了转子和不良励磁区间的间隙，从而减小了漏磁系数，提高了电机效率；•通过增加铁芯的磁路截面积，减小了铁芯饱和点，提升了永磁外转子电机的负载能力。

电磁场模拟为了验证永磁外转子电机设计的正确性，我们进行了电磁场模拟。

模拟结果表明，本次设计的永磁外转子电机在额定工况下，转矩为17.4N.m，效率为88.3%，与计算值非常接近，证明本次设计的可行性。

总结本文介绍了一种新型永磁外转子电机的设计与分析，其中包括电机参数计算、磁路设计和电磁场模拟等内容。

本次设计的永磁外转子电机结构简单，功率密度高，效率达到88.3%，具有广泛的应用前景。

复合式永磁同步电动机设计及其CAD系统开发的开题报告一、研究背景永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）作为一种高效节能的电动机，已经被广泛应用于电动汽车、高速列车、电梯、工业控制和风力发电等领域。

复合式永磁同步电动机（Compound Permanent Magnet Synchronous Motor, C-PMSM）是一种在现有PMSM基础上改进的电机，它利用了铁芯和永磁体的互补优势，具有高效率、高功率因数、高热稳定性和低噪声等特点，成为未来电机发展的一个趋势。

目前，C-PMSM的设计和制造过程仍面临着一些挑战，如磁路设计、永磁体定位、电磁场分析等技术问题。

为了更好地满足C-PMSM在实际应用中的需求，有必要开发一种CAD系统用于C-PMSM的设计分析。

二、研究内容和目标本课题旨在研究C-PMSM的设计方法和CAD系统开发，具体研究内容包括：1. C-PMSM的磁路设计与仿真分析2. C-PMSM的电磁场分析与优化3. C-PMSM的永磁体定位与可靠性分析4. C-PMSM与驱动系统的匹配分析5. 基于SolidWorks软件的C-PMSM CAD系统开发研究目标：1. 实现C-PMSM的高效率、高功率因数和低噪声等性能指标的优化设计；2. 建立C-PMSM CAD系统，便于工程师进行设计和分析。

三、研究方法1. 借助有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）软件，进行C-PMSM磁路设计和仿真分析。

2. 利用ANSYS等电磁场仿真软件对C-PMSM的电磁场进行分析和优化。

3. 通过研究永磁体的定位方法和可靠性分析方法，确保C-PMSM的性能和质量。

4. 通过模拟和实验研究C-PMSM与驱动系统的匹配问题，提高C-PMSM的性能。

5. 基于SolidWorks软件，开发C-PMSM的CAD系统，便于工程师进行设计和分析。

新型永磁电机转子磁路结构设计与分析【摘要】近年来，我国的工业化建设发展迅速，本文针对新型的永磁电机转子的磁路结构进行分析，分析了内置式转子磁路结构、表贴式转子磁路结构的优缺点，并分析该结构下平行充磁的径向充磁效果，希望能够为优化磁路设计，让电机的转子磁路接近于表贴式的磁钢结构效能，保证电机的控制效果更加简单可行奠定基础。

现针对本次设计的磁钢结构、充磁方式、电机反电势波形等内容进行以下分析研究。

【关键词】：永磁电机；转子；磁路结构；设计分析永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。

对比传统的电励磁同步电机，永磁同步电机的整体使用效益高且结构简单，体积小，重量较轻，从整体的控制效果和控制表现来看，永磁同步电机的转矩特性和直流电机较为类似，因此具有调速范围宽、控制结构较为简单且操作十分快速迅捷等特点。

该技术在航空航天以及伺服传动、新能源驱动方面运用较为广泛，也在很多相关领域运营显著。

结合永磁同步电机的磁钢安装表现来看，可见现有的永磁同步电机分为表贴式和内置式两种模式，其中内置式特点在于将磁感镶嵌在铁芯的内部，可以保证转子的结构稳定，保护磁钢，减少其受到高转速的冲击和影响；但是内置式控制系统的结构十分复杂，内部的交直轴磁路之间也存在交叉影响，导致了操作系统的直交轴的电感不相等。

此外，表贴式的永磁电机的磁钢是贴在转子的表面，其固定方式较为简单，但是可靠性不高，在实际的操作中容易受到振动影响，虽然可以采用绑扎等方式固定转子，但是整体也会增加气隙效果，直接影响电机的运行功能。

现针对两种模型的特点进行分析，总结其优缺点，并创新设计兼容性的新型永磁同步电机转子磁路，兼顾内置式和表贴式的结构特点，后经过有限元分析和样机测试后，验证了该方法的可行性。

1.简述数学模型本次设计的模型选用永磁同步电机转子磁路，有表贴式磁路结构和内置式磁路结构两种。

首先，表贴式的磁路结构需要将磁钢固定在转子的表面，由于磁钢的导磁率和空气的导磁率接近，因此磁路结构属于隐蔽式结构，且电机的交直轴的电感接近；其次，内置式转子结构的磁钢的导磁率和硅钢片的磁导率之间有一定的差异，磁路结构属于凸极结构形式，且电机的直轴电感也比交轴电感小一些。