內(nèi)置式Halbach永磁同步電機的參數(shù)敏感度分層優(yōu)化設(shè)計

內(nèi)置式永磁同步電機(IPMSM)利用交、直軸磁阻不對稱產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩帶來更高的功率密度,提高電機效率和弱磁擴速能力,被廣泛用于電動汽車等領(lǐng)域

。然而,IPMSM存在齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動大的缺點,引起電機的振動和噪聲,導(dǎo)致電動汽車在運行中的平穩(wěn)舒適度降低,還會造成軸承的磨損和整體絕緣能力的下降

。

合理優(yōu)化定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、改變主磁極充磁方式可以減小齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動。國內(nèi)外學(xué)者從優(yōu)化定子結(jié)構(gòu)入手,提出定子斜槽和分數(shù)槽結(jié)構(gòu)來削弱轉(zhuǎn)矩脈動,但斜槽結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)時需要特殊的夾具,增加了繞線難度;當定子槽數(shù)為奇數(shù)

采用分數(shù)槽結(jié)構(gòu)時,電機將會產(chǎn)生不平衡磁拉力和較大的低階力波。文獻[6-7]提出定子齒開槽和兩側(cè)削角的結(jié)構(gòu),并比較了開槽形狀、深度、寬度和不同削角類型對電機振動的改善效果,但沒有分析結(jié)構(gòu)改變對電磁性能的影響。從優(yōu)化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)方面:文獻[8]提出了“Machaon”結(jié)構(gòu)降低了電機的轉(zhuǎn)矩脈動,但僅考慮了磁阻轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)矩脈動的影響。文獻[9-10]采用轉(zhuǎn)子開槽的結(jié)構(gòu)來降低電機齒槽轉(zhuǎn)矩,指出當輔助槽結(jié)構(gòu)超出磁臨界值時,齒槽轉(zhuǎn)矩反而會增大,但此方法在降低齒槽轉(zhuǎn)矩的同時會減小電磁轉(zhuǎn)矩。文獻[11]提出表貼式永磁同步電機部分分段Halbach結(jié)構(gòu),在抑制電機齒槽轉(zhuǎn)矩方面起到了很好的效果,但此結(jié)構(gòu)未能改善電機轉(zhuǎn)矩脈動。文獻[12-14]提出了轉(zhuǎn)子分段斜極、永磁體和磁鋼不同結(jié)構(gòu)對電磁振動的影響情況,但優(yōu)化分析均存在一定的局限性。……