【摘 要】
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永磁电机因其体积小、效率高、转矩密度大等诸多优点被广泛应用于电动汽车领域,然而永磁电机却存在气隙磁场难以调节的难题,这极大地限制了永磁电机的发展。针对其气隙磁场难以调节,以及在重载和高速运行时电机产生的反向d轴电流易使永磁体遭受不可逆退磁风险的问题,本文提出了一种新型的可变漏磁磁场增强型永磁电机（Variable Leakage Flux Flux-Intensifying Interior Pe
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永磁电机因其体积小、效率高、转矩密度大等诸多优点被广泛应用于电动汽车领域,然而永磁电机却存在气隙磁场难以调节的难题,这极大地限制了永磁电机的发展。针对其气隙磁场难以调节,以及在重载和高速运行时电机产生的反向d轴电流易使永磁体遭受不可逆退磁风险的问题,本文提出了一种新型的可变漏磁磁场增强型永磁电机（Variable Leakage Flux Flux-Intensifying Interior Permanent Magnet Motor,简称VLF-FIIPMM）。VLF-FI-IPMM的漏磁可随着负载的变化自动调节,具有轻载多漏磁、重载少漏磁的变漏磁特性。特殊的转子结构使该电机拥有较大的d轴电感,能减小电机在弱磁升速时所需的弱磁电流,从而有效扩大了电机的调速范围。并且在重载运行时,该电机能产生正向的d轴电流,提高了永磁体的工作点从而降低了永磁体的退磁风险。论文主要研究内容和取得的成果如下:（1）VLF-FI-IPMM结构设计与运行原理。在传统内置式永磁电机（Conventional Interior Permanent Magnet Motor,简称CIPMM）的结构基础上,通过增加空气磁障和磁桥对其磁路进行了改造,探求出兼备可控漏磁特性和反凸极特性的拓扑结构。采用等效磁路法分析了VLF-FI-IPMM的调磁机理。（2）VLF-FI-IPMM转子结构优化。为满足电动汽车高转矩、低转矩脉动、宽调速范围的要求,建立了转子参数化模型并用综合相关系数分析法和遗传因子算法对转子结构进行了优化。对优化前后的电机性能进行了比较,结果表明优化之后电机的性能有明显改善,验证了该优化方法的有效性,确定了VLF-FI-IPMM转子的最终尺寸。（3）VLF-FI-IPMM电磁性能分析。用有限元法研究了VLF-FI-IPMM的气隙磁密、反电动势、电感、转矩、损耗、效率以及永磁体工作点等基本电磁特性,并与CIPMM进行了比较,结果表明VLF-FI-IPMM的调速范围约为CIPMM的1.39倍,永磁体的退磁风险也更低。（4）VLF-FI-IPMM多物理场分析。分析了VLF-FI-IPMM在不同工况下所能达到的最高温度,研究了转子在不同温度和转速下所受的应力和形变。此外对该电机在不同工况下的电磁力波、振动特性和噪声特性也进行了深入的研究。结果表明其设计能够基本满足要求。
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