基于有限元法的永磁同步电机电流对电感参数影响的研究开题报告

全文总字数：4128字

1. 研究目的与意义（文献综述）

伴随构建节约型社会政策的大力推广以及永磁材料的进步，永磁同步电机逐渐在高速列车、电动汽车、模具铸造等工业领域占有较高的比重。永磁同步电机具有如下的明显优势：（1）转子无励磁损耗，长时间运转不会向转子轴传热导致其受热变形；（2）各种强度较高永磁材料的研发，使电机本体的体积和重量都大幅度减小，易于实现电机快速精确地启停；（3）借助于高性能的位置传感器，电机的控制精度和低速性能都比较优秀；（4）转子转速的控制能够精确与电源频率同步，电机的功率因数和效率都比较高。

永磁同步电机主要是由转子、永磁体及定子等各部件组成的。一般来说，永磁同步电机的最大的特点是它的定子结构与普通的感应电机的结构非常非常的相似，主要是区别于转子的独特的结构与其它电机形成了差别。和常用的异步电机的最大不同则是转子的独特的结构，在转子上放有高质量的永磁体磁极。由于在转子上安放永磁体的位置有很多选择，所以永磁同步电机通常会被分为三大类：内嵌式、表贴式以及插入式。

永磁体的特性造成电机磁场不易调节和控制。永磁电机转子类型较为多样，结构差异较大，因而磁路形式也大不相同，缺少通用的电感参数计算、测试的理论和方法。开发新的测试方法和设备，一直是永磁电机研究领域的热点。目前电子测试器件的进步为永磁同步电机电感的测试提供了新的思路和手段，测试精度得到了很大提高。但现有的测试手段很多都不能有效模拟永磁电机真实的运行状态，而且相关的测试理论较少。综上所述，研究永磁同步电机电感参数的计算方法和测试手段具有很高的价值和必要性。

2. 研究的基本内容与方案

1. 学习永磁同步电机的结构、运行原理和控制方式；
2. 了解永磁同步电机电感计算理论，掌握永磁同步电机直、交轴电感参数的变化规律；
3. 学习使用有限元仿真软件，在软件中进行永磁同步电机的建模、网格划分、材料设置及绕组分相等工作，进行电感参数的分析计算；
4. 对通过有限元法计算得到的直、交轴电感参数进行分析，研究直、交轴电流对电感参数的影响。

对于内容1，由于学校在日常教学中并未讲解过许多与永磁同步电机有关的知识，我打算自行购买电机学教材，利用假期在家期间学习；针对内容2，在我阅读过的许多文献中，各位作者对于永磁同步电机电感计算理论均有自己的看法，因此我决定综合分析近些年期刊文献与各位前辈的硕士及博士论文，选定一种最适合我所指定型号的永磁同步电机的计算理论。对于仿真软件，我选定了Ansoft Maxwell电磁场分析软件，Maxwell 2D 包括交流/ 直流磁场、静电场以及瞬态电磁场、温度场分析，参数化分极；以及优化功能。此外，Maxwel2D 还可产生高精度的等效电路模型以供Ansoft 的SIMPLORER模块和其它电路分析工具调用。可以采用RMxprt模块对永磁同步电机进行模块化设计，经过验证之后可以导入到Maxwell2D软件中自动进行网格划分。对于软件的学习，可以观看网络上的视频教程及参考书，然后按照给定的电机参数进行建模与仿真。

3. 研究计划与安排

第1-4周：查阅文献与外文文献翻译；

第5-7周：学习有限元软件和电磁场有限元仿真方法；

第8-12周：利用有限元软件完成永磁同步电机直、交轴电感的分析计算，研究直、交轴电流对电感参数的影响；

4. 参考文献（12篇以上）

[1].武立国, 温旭辉, 赵峰. 永磁同步电机电感参数测量系统研究. 微电机. 2008;41(12):56-9.

[2].田逸. 一种在线测算交流永磁同步电机定子电感参数的方法. 自动化技术与应用. 2009;28(12):66-70 134.

[3].曹艳玲, 文彦东. 永磁同步电机电感参数测量系统的设计与分析. 微电机. 2013;46(12):42-6.