超高效永磁同步电机电磁设计研究

电气传动2018年第48卷第6期

超高效永磁同步电机电磁设计研究

王步来，吉修涛，刘祥盛，任攀元，张海刚

（上海应用技术大学电气与电子工程学院，上海201418）

摘要：设计了一款额定功率为22kW 的超高效永磁同步电机。首先基于磁路法完成了电机电磁方案的初步设计，得到了该电机的主要参数和基本性能数据，然后基于有限元法对该电机做了进一步的仿真研究，构建了电机的瞬态场模型，得到了反电势曲线、随转子位置变化的转矩曲线以及电机转矩—转速—效率图，校核了电机的性能，验证了电磁设计方案的可靠性；最后完成样机的试制并进行试验，试验结果表明，设计方案是切实可行的，达到了预期效果。

关键词：超高效永磁同步电机；磁路法；有限元法中图分类号：TM341

文献标识码：A

DOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd17945

Research on Electromagnetic Design of Supper Efficient Permanent Magnet Synchronous Motor

WANG Bulai ，JI Xiutao ，LIU Xiangsheng ，REN Panyuan ，ZHANG Haigang

（School of Electrical and Electronic Engineering ，Shanghai Institute of Technology ，

Shanghai 201418，China ）

Abstract:A super high efficient permanent magnet synchronous motor （PMSM ）was designed with rating power

amount of 22kW.Firstly ，the main parameters and the basic performance data were obtained through the preliminary design of the motor electromagnetic scheme which was completed based on the magnetic circuit method.Then based on

the finite element method ，the further simulation was studied by building the transient field of the motor.The back -electromotive force curve ，the torque curve following the position of the rotor and the torque —speed —efficiency curve were obtained to check the performance of the PMSM and verify the reliability of the electromagnetic design scheme.Finally ，the prototype of the motor was completed and the test was carried out.The results show that the design is

feasible ，and the expected results are achieved.Key words:supper efficient permanent magnet synchronous motor ；magnetic circuit method ；finite element

method

基金项目：上海市联盟计划资助项目（LM201513）

作者简介：王步来（1966-），男，博士，教授，Email ：wruoyi@https://www.sodocs.net/doc/282844903.html,

ELECTRIC DRIVE 2018Vol.48No.6

“节能环保”成为全球经济发展的重要趋势，我国已经进入“低碳环保”时代，面对世界能源越来越严峻的形势，我国压缩机生产企业大力开发节能产品，为用户节能减排提供服务。压缩机是用电大户，据统计，压缩机用电量占全国发电总量8%以上，是电动机系统四大耗能设备之一［1］。因此研发高性能的压缩机配套专用电机意义非常重大。

近年来，随着企业对节能要求的不断提高，逐渐开始使用永磁同步电机。永磁同步电机因其高效节能、高功率密度等显著特点，逐渐受到

业界的普遍关注。

RMxprt 是有限元软件ANSYS 中嵌入的一个专业电机设计模块，其基本原理是基于等效磁路的设计方法，加上集成在其中的各种电机的仿真模型，可以快速实现永磁同步电机的建模和参数计算，精度基本达到了工程设计的要求［2］。使用RMxprt 完成电机的初步设计后，在Maxwell2D 中完成实际电机的建模，构建了瞬态场模型，进行更为精确的有限元分析计算，得到电机主要数据曲线，校核电机的性能，为电机进一步的优化设计提供更精确的数据支持。

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万方数据