基于MotorSolve的小功率永磁同步电机设计

摘要

  由于永磁体的引入，永磁同步电机结构多样，磁路分布复杂，影响电机性能的参数繁多。为了解决传统等效磁路法对经验参数依赖大、结果精度差等问题，利用有限元法与磁路法结合的方法，对一台300W自控式永磁同步电机进行了完整的设计。首先对影响电机性能的几个重要参数进行了理论分析和计算，在此基础上利用先进的电机设计软件MotorSolve对电机模型进行了初步建立。同时，依靠软件自带的求解器对电机的齿槽转矩、气隙磁通、输出转矩、效率以及热损耗等重要参数进行了计算，通过前后对比和相关参数调整，最终确定了电机设计方案，并对所设计的电机性能进行了分析。结果显示，MotorSolve软件前处理功能强大，后处理功能丰富，在电机设计过程中具有快捷、精确、高效的特点。

  与电励磁电机相比，稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小、质量轻；损耗小、效率高；电机形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。但是，由于结构复杂，媒质交界面曲直交错，使得稀土永磁同步电机的实际变得比较复杂，计算精确度较差。目前，稀土永磁同步电机的设计方法已成为国内电机界研究的热点。

  传统的电机设计方法是等效磁路法，把电机内部根据材料的不同等效为一段段的磁路，再根据电磁学原理计算出电机参数和性能之间的关系，并从中选出理想的电机参数，但是在永磁同步电机中，磁路结构由于磁体放置位置、磁体形状、充磁方向的不同而不同，有取向硅钢片的应用更增加了磁路的复杂程度。同时，等效磁路法对经验参数依赖性较大，而永磁同步电机作为一种较为新型的电机，经验数据通用性差，这些改变使得磁路法计算困难且难以得到准确结果。

  场路结合分析法指磁场和磁路相结合的分析方法。等效磁路法计算精度不高，而以有限元法为代表的电磁场数值计算方法尽管比较精确，但计算时间较长，对计算机资源要求较高。而场路结合法在计算精度满足设计要求下将使计算速度优于有限元法，具有很大的实用价值。MotorSolve作为一款先进的有限元法与磁路法结合的专业电机设计软件，是国际主流的电机设计工具。本文利用MotorSolve对一台300W自控式永磁同步电机进行了设计和性能分析。

完整作品请点击这里下载