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针对传统永磁同步电机内部磁场难以灵活调节的问题,提出了一种带自动调磁装置的混合式转子结构永磁同步电机。该电机由混合式转子结构电机(Hybrid Rotor-structure Permanent Magnet Synchronous Motor,HRPMSM)和附加的机械自动调磁装置组成,为了确定配合该类调磁装置使用的永磁电机最佳拓扑结构参数,将HRPMSM的定子、转子参数进行优化并与内置式转子结构永磁同步电机的电磁特性做对比,确定较优拓扑结构。分析了电机和调磁装置的运行原理,利用有限元仿真和机械动力学仿真研究了电机在不同运行状态下,气隙磁密、空载反电势、转速-转矩关系以及调磁装置的齿轮旋转角度等,验证了调磁装置的可行性与可靠性。通过多物理场仿真,得到HRPMSM在不同转速下的温升分布情况,并校验了HRPMSM的转子强度。本文研究结果为该类机械变磁通电机设计提供参考。本文主要研究工作及成果如下:(1)电机的本体定转子优化。利用Ansoft Maxwell软件,对HRPMSM的定转子参数进行优化,对表贴式永磁体的极弧系数、偏心距离,内置式永磁体直径、磁障间距以及槽口大小等进行参数化扫描,得到其与电机转矩特性间的变化关系。结合电机转矩性能的若干指标综合分析,确定适合该电机本体的最优定转子参数,减小电机的齿槽转矩,增大转矩均值,综合提升了电机的运行特性。(2)HRPMSM电磁特性对比。将内置式永磁同步电机和HRPMSM两台参数基本一致的电机做额定转速下的运行特性对比,通过仿真分析得到HRPMSM中两种不同类型的永磁体在电机空、负载运行下对电机性能的作用及两者间互相影响关系。其次对HRPMSM的弱磁性能进行了研究,分析对比内置式圆形永磁体旋转不同角度时,HRPMSM内部磁场的变化以及弱磁效果,得到弱磁效果随旋转角度变化的规律。(3)调磁装置结构设计和仿真。为了增强调磁装置的稳定性和在运行时齿轮和连杆对永磁体的径向力,提出了双侧调磁装置的结构。借助ADAMS软件对调磁装置的可靠性进行验证,通过动力学仿真得到了装置在变速驱动下转盘加速度、滑块推动齿轮旋转的角度以及弹簧随时间形变规律。(4)多物理场仿真。利用Maxwell软件计算电机发热源参数,在ANSYS Workbench软件中搭建温度场与应力场仿真模型,根据电机使用材料确定导热系数和散热系数,通过仿真结果得到电机在不同转速时各部件的温升分布规律和形变情况。