基于DX永磁同步电机优化设计

电气传动2018年第48卷第9期

摘要：根据技术要求设计了一款额定功率为22kW 的内置式永磁同步电机。首先，根据电机设计原则确定了其主要尺寸，采用探索设计（DX ）工具，对内置式永磁同步电机关键参数进行了优化设计，得到电机的主要结构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，得到反电势曲线、转矩曲线以及电机转矩—速度—效率图，验证了电磁设计方案的可靠性；最后，试制了样机并进行相关试验。结果表明，优化设计方案是切实可行的，电机性能符合设计要求。

关键词：永磁同步电机；探索设计；优化设计；有限元法中图分类号：TM341

文献标识码：A

DOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd18520

Optimization Design of Permanent Magnet Synchronous Motor Based on DX

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

（School of Electrical and Electronic Engineering ，Shanghai Institute of Technology ，Shanghai 201418，China ）Abstract:An inter -type permanent magnet synchronous motor （IPMSM ）at the rated power of 22kW with the

specific technical specifications was designed.First ，the main dimensions were determined in accordance with the motor design principle.Then with the key parameters of the IPMSM optimized with DX （design xplorer ），the main structure parameters and the basic performance data were both obtained.A further simulation was conducted on the

basis of the finite element method ，the curves of the back -electromotive force ，the torque and the torque -speed -efficiency were abtained which verified 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:permanent magnet synchronous motor ；designxplorer （DX ）；optimization design ；the finite element

method

ELECTRIC DRIVE 2018Vol.48No.9

基于DX 永磁同步电机优化设计

王步来，刘祥盛，吉修涛，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）

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.360docs.net/doc/c111042586.html,

目前我国电机的用电量约占全国总用电量的60%，其中风机、泵类、压缩机和空调制冷机的用电量分别占10.4%，20.9%，9.4%和6%。因此要降低能耗，未来电机的发展趋势必须是高效节能。永磁电机以其高功率密度、高效率以及良好的动态响应能力，越来越多地受到工业应用、电动汽车等相关领域专家学者的关注。

1内置式永磁同步电机主要设计原则

为加速推进节能减排工程，提高产品使用的能源效率，某生产厂商对其制冷机专用永磁同步电机提出了要求：1）额定功率22kW ，额定转速

3000r /min ；2）效率符合GB 30253—2013《永磁同

步电动机的能效限定值及能效等级》中的Ⅰ级能效标准（22kW ，3000r /min 的变频驱动永磁同步电动机Ⅰ级能效等级效率为95.9%），并在80%～120%额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数。1.1

确定电机主要尺寸和主要尺寸比

对于交流电机，其主要尺寸是指定子内直径D il 和铁心有效长度L ef ，从几何角度看，这些尺寸一

经确定［1］，其他尺寸也就基本确定［1］

。其基本关系为

D 2il

L ef =

6.1αp K Nm K dp AB δP '

（1）

其中

A =2mNI

πD il

万方数据