[发明专利]一种新型高速高功率密度永磁同步电机设计

权利要求书

1.一种新型高速高功率密度永磁同步电机设计，其特征在于：该方法是针对高功率密度永磁同步电机在高转速下，所存在的较为严重的转子磁钢涡流损耗及其失磁风险问题，采用涡流场理论及麦克斯韦方程提出一种改进型的磁钢涡流损耗数学模型，可以对表贴式永磁同步电机涡流损耗进行定量分析；并根据分析结论，总结了与涡流损耗相关的关键影响因素，提出衡量磁钢内涡流损耗的技术指标，利用该指标可以指导电机极槽配合、磁钢厚度等电机设计关键参数的设计，该指标也可以用于内置式永磁电机磁钢涡流损耗的衡量；利用此指标对几种极槽配合电机结构进行了对比研究，验证了涡流损耗指标的有效性。

2.根据权利要求 1所述的新型高速高功率密度永磁同步电机设计，其特征在于，所述磁钢涡流损耗，当极数一定时，电枢反应所产生的涡流损耗与槽数值并没有单调变化关系，当极数较高而槽数很小时，由于空间谐波含量相对较高，涡流损耗一般也较大；对于分数槽结构，涡流损耗小的极槽配合关系，其绕组系数均在0.866附近，反之并不成立，其原因是位于对角线的分数槽结构，绕组排布是空间正规分布，从磁势谐波角度来看只存在整数次谐波，次数相对于次谐波而言较大，因此磁钢涡流损耗相比其他分数槽绕组更低；对于整数槽结构，只存在整数次空间谐波分量，电枢反应所产生的磁钢涡流损耗普遍较低；而绕组系数为1的电机结构正是其一种特例，因此也具有类似特点，在输出相同电磁功率的情况下，各种极槽配合的相对磁钢涡流损耗值大小关系，为电机设计提供了很好的参照依据。

3.根据权利要求 1所述的新型高速高功率密度永磁同步电机设计，其特征在于，所述的对比分析，为了验证本文所提出的涡流损耗指标函数及其模型的准确性，对几种典型电机进行相关的仿真对比研究，这几种结构具有相同外形尺寸和转子结构、不同极槽配合关系，可以排除单一极数参数对涡流损耗指标的影响，更加突出电机时间和空间谐波对涡流损耗及其指标的影响，为了更好地展示所提出模型的正确性，进行了磁钢内一点处瞬态涡流损耗密度的仿真对比。

4.根据权利要求 1所述的新型高速高功率密度永磁同步电机设计，其特征在于，所述的磁钢分段与磁钢涡流损耗关系研究，磁钢分段是解决磁钢涡流损耗问题的一个有效的途径，而传统的分段研究主要集中在硅钢片的叠片，两者在谐波组成、叠片厚度以及涡流影响程度等方面存在显著区别，当磁钢分段数 N较大时，磁钢沿轴向或周向分段的衰减作用与其成平方关系，相比不分段时对磁钢涡流损耗有较强的抑制能力，这种衰减作用并不影响极槽配合关系对磁钢涡流损耗的作用，因此各种结构的涡流损耗仍保持着相应规律不变。