異步起動(dòng)表面-內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子同步電機(jī)特性分析及優(yōu)化

司紀(jì)凱 張露鋒 封海潮 朱藝鋒 Wenping Cao

(1.河南理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 焦作 454003 2.阿斯頓大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 伯明翰)

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異步起動(dòng)表面-內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子同步電機(jī)特性分析及優(yōu)化

司紀(jì)凱1張露鋒1封海潮1朱藝鋒1Wenping Cao2

(1.河南理工大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 焦作 454003 2.阿斯頓大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 伯明翰)

提出一種異步起動(dòng)表面-內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子同步電機(jī)(LSSIPMSM)，LSSIPMSM通過(guò)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子起動(dòng)銅層間的相互作用產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。采用解析和有限元法相結(jié)合的方法對(duì)LSSIPMSM進(jìn)行性能分析及關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化，研究了起動(dòng)銅層厚度、永磁體厚度等參數(shù)對(duì)起動(dòng)性能和同步運(yùn)行性能的影響，從而確定最優(yōu)的銅層厚度和永磁體厚度。建立LSSIPMSM的電磁場(chǎng)有限元模型，分析LSSIPMSM在永磁體不同退磁狀況下的起動(dòng)性能和同步運(yùn)行性能，并通過(guò)三維溫度場(chǎng)有限元模型分析了不同退磁狀況下的溫度場(chǎng)分布。通過(guò)仿真結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了LSSIPMSM具有較好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。

表面-內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子同步電機(jī) 異步起動(dòng) 退磁 溫度場(chǎng) 動(dòng)態(tài)性能 穩(wěn)態(tài)性能

0 引言

異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)具有異步感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)異步起動(dòng)，無(wú)需起動(dòng)設(shè)備，在一些要求高效率、高功率因數(shù)和高起動(dòng)品質(zhì)的場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用。

文獻(xiàn)[1]提出了一種采用實(shí)心轉(zhuǎn)子環(huán)實(shí)現(xiàn)異步起動(dòng)的軸向磁通永磁同步電機(jī)，并通過(guò)有限元法分析了電機(jī)的起動(dòng)性能和同步性能。對(duì)比分析了一些內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子或表面式永磁轉(zhuǎn)子等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的起動(dòng)性能和同步運(yùn)行性能，并通過(guò)研究電磁參數(shù)對(duì)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電機(jī)運(yùn)行性能的影響，確定其最優(yōu)參數(shù)[2-7]。文獻(xiàn)[8]采用反應(yīng)曲面和有限元相結(jié)合的方法優(yōu)化一種單相異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)，使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和效率達(dá)到最大。文獻(xiàn)[9]研究了異步起動(dòng)實(shí)心轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)，采用場(chǎng)路耦合的有限元方法分析了電機(jī)的起動(dòng)性能和同步性能。

異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)在起動(dòng)階段會(huì)在定子中產(chǎn)生較大的起動(dòng)電流，形成一個(gè)外部退磁磁場(chǎng)，外部退磁磁場(chǎng)過(guò)大時(shí)會(huì)造成永磁體永久性失磁[10，11]。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行階段影響永磁體退磁的主要因素是電機(jī)的溫度，溫度的增加會(huì)使永磁體退磁進(jìn)一步惡化，并且永磁體退磁對(duì)電機(jī)的運(yùn)行性能有很大的影響[12]。因此準(zhǔn)確分析異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的起動(dòng)沖擊電流和溫度分布非常重要。而對(duì)于電機(jī)溫度分布的研究主要利用磁場(chǎng)-溫度場(chǎng)耦合分析的方法[13-16]。

本文提出一種異步起動(dòng)表面-內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子同步電機(jī)(Line-Start Surface-mounted and Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, LSSIPMSM)的結(jié)構(gòu)，建立LSSIPMSM的解析和有限元模型。首先優(yōu)化影響電機(jī)運(yùn)行性能的銅層厚度和永磁體厚度等關(guān)鍵參數(shù)，然后研究了永磁體退磁對(duì)起動(dòng)性能、同步運(yùn)行性能和溫度的影響。

1 LSSIPMSM的結(jié)構(gòu)與參數(shù)

在永磁體用量相同的情況下，籠型異步起動(dòng)表面式永磁同步電機(jī)的異步起動(dòng)性能差，籠型異步起動(dòng)內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子同步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行帶載能力差[4]。針對(duì)現(xiàn)有異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)存在的一些問(wèn)題，提出了一種LSSIPMSM，將表面式永磁體和內(nèi)置式永磁體在磁路中形成串并聯(lián)，在表面式永磁體和轉(zhuǎn)子鐵心之間均勻敷銅層，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和起動(dòng)銅層相互作用產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在產(chǎn)生相同氣隙磁通密度的情況下，采用表面式永磁體(Surface-mounted Permanent Magnet, SPM)結(jié)構(gòu)、內(nèi)置式永磁體(Interior Permanent Magnet, IPM)結(jié)構(gòu)和表面式永磁體與內(nèi)置式永磁體(Surface-Mounted and Interior Permanent Magnet, SIPM)混合的磁路結(jié)構(gòu)下的永磁體用量見(jiàn)表1。

表1 三種結(jié)構(gòu)永磁體用量

雖然永磁體用量有一定的增加，但其具有較好的異步起動(dòng)能力，并且同步運(yùn)行階段的過(guò)載能力大，漏磁較少，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)也較小[17]。

LSSIPMSM的三維結(jié)構(gòu)如圖1所示。初步電磁參數(shù)見(jiàn)表2。

圖1 LSSIPMSM結(jié)構(gòu)Fig.1 The structure of LSSIPMSM

表2 LSSIPMSM結(jié)構(gòu)參數(shù)

2 LSSIPMSM的解析模型

LSSIPMSM的起動(dòng)過(guò)程是從靜止?fàn)顟B(tài)到電機(jī)的同步運(yùn)行階段，在起動(dòng)過(guò)程中的電磁轉(zhuǎn)矩主要包括異步轉(zhuǎn)矩、永磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩。

LSSIPMSM的永磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩合成后可表示為[3]

(1)

式中，m為相數(shù)；p為極對(duì)數(shù)；Ld、Lq分別為直軸和交軸同步電感；E0為空載反電動(dòng)勢(shì)；ω為電角速度；R1為定子繞組電阻；s為轉(zhuǎn)差率。

從式(1)可以看出，空載反電動(dòng)勢(shì)、交軸和直軸電感的改變可以影響制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。E0的表達(dá)式為

(2)

式中，f為電源頻率；N1為每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；Br為剩磁密度；hm為永磁體厚度；σ為漏磁系數(shù)；μr為相對(duì)磁導(dǎo)率；δ為氣隙長(zhǎng)度；ks為主磁路飽和系數(shù)；kδ為氣隙系數(shù)；Kw1為繞組系數(shù)。

由式(2)可以看出繞組匝數(shù)、永磁體厚度和剩磁密度是影響空載反電動(dòng)勢(shì)的主要參數(shù)。LSSIPMSM的異步轉(zhuǎn)矩可表示成普通異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩表達(dá)形式，即

(3)

(4)

式中，Lad、Laq分別為直軸和交軸電樞反應(yīng)電抗。

從式(3)和式(4)可以看出影響異步轉(zhuǎn)矩的主要因素是定子繞組外加電壓、轉(zhuǎn)子電阻及定、轉(zhuǎn)子交軸和直軸電樞反應(yīng)電抗。而轉(zhuǎn)子電阻的阻值主要受起動(dòng)銅層厚度的影響。LSSIPMSM在起動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程為

(5)

式中，Tl為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；Cv為粘滯摩擦系數(shù)；Ω為轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度；J為轉(zhuǎn)子和負(fù)載總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

Ta和Tg的合成轉(zhuǎn)矩必須大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩，LSSIPMSM才能實(shí)現(xiàn)異步起動(dòng)，并且起動(dòng)時(shí)的加速度和合成轉(zhuǎn)矩的大小呈正比。當(dāng)電機(jī)達(dá)到同步運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，異步轉(zhuǎn)矩可以忽略，永磁體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變?yōu)轵?qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在同步運(yùn)行階段LSSIPMSM的電磁轉(zhuǎn)矩為

(6)

式中，θ為功角。

式(6)第一部分為永磁轉(zhuǎn)矩，第二部分為磁阻轉(zhuǎn)矩，此時(shí)的轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程為

(7)

從式(6)、式(7)可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩時(shí)LSSIPMSM同步穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，在相數(shù)、外加電壓、極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速不變的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩主要受空載反電動(dòng)勢(shì)和功角的影響。

通過(guò)LSSIPMSM解析模型的分析可得，優(yōu)化永磁體厚度和起動(dòng)銅層厚度可以達(dá)到優(yōu)化LSSIPMSM起動(dòng)性能和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能的目的。

3 仿真與分析

3.1 電機(jī)參數(shù)對(duì)電機(jī)性能的影響

LSSIPMSM起動(dòng)轉(zhuǎn)矩主要包括受起動(dòng)銅層厚度影響的異步轉(zhuǎn)矩和受永磁體厚度影響的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此通過(guò)有限元的方法研究銅層厚度和永磁體厚度對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能的影響，確定最優(yōu)參數(shù)。利用初步設(shè)計(jì)的電磁參數(shù)建立LSSIPMSM的有限元模型，穩(wěn)態(tài)時(shí)電磁場(chǎng)分布如圖2所示。

圖2 LSSIPMSM的磁場(chǎng)分布Fig.2 Electromagnetic field of LSSIPMSM

從圖2可以看出，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，采用表面式永磁體和內(nèi)置式永磁體串聯(lián)時(shí)LSSIPMSM幾乎沒(méi)有漏磁，并且能提供較高的氣隙磁通密度。LSSIPMSM的反凸極性也能夠提高電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的過(guò)載能力。

3.1.1 銅層厚度的影響

分別建立0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm、1.0 mm銅層厚度的LSSIPMSM的有限元模型，求解結(jié)果如圖3和表3所示。

圖3 空載和額定負(fù)載下的起動(dòng)性能Fig.3 The starting performances of LSSIPMSM with no-load and rated load

表3 額定負(fù)載下不同銅層厚度時(shí)的效率和功率因數(shù)

圖3a為空載時(shí)LSSIPMSM的起動(dòng)速度曲線(xiàn)。從圖中可以看出銅層厚度對(duì)電機(jī)的空載起動(dòng)性能影響很小，在0.3 s附近達(dá)到同步穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。主要原因是開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)差率較大，磁場(chǎng)的透入深度小于銅層的厚度，這時(shí)銅層厚度對(duì)電機(jī)的起動(dòng)性能基本上沒(méi)有影響。隨著速度的增加，透入深度達(dá)到各自的銅層厚度，但由于電機(jī)是空載起動(dòng)，電機(jī)在很短的時(shí)間就可以牽入同步。牽入同步速度后，永磁體產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩使電機(jī)轉(zhuǎn)速在同步速度附近波動(dòng)，然后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)同步運(yùn)行階段。

由圖3b可以看出，額定負(fù)載起動(dòng)時(shí)，在起動(dòng)的初始階段和空載時(shí)相同，銅層厚度對(duì)其影響不大。隨著轉(zhuǎn)速的增加，其透入深度達(dá)到各自的銅層厚度，在銅層厚度為0.7 mm時(shí)無(wú)法達(dá)到同步運(yùn)行狀態(tài)，電流峰值在±80 A附近波動(dòng)，并且此時(shí)電機(jī)的等效氣隙較小，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，由式(3)可以看出轉(zhuǎn)子電阻過(guò)大或過(guò)小也會(huì)造成異步轉(zhuǎn)矩減小，異步轉(zhuǎn)矩?zé)o法克服制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)無(wú)法起動(dòng)。銅層厚度分別為0.8 mm、0.9 mm和1.0 mm時(shí)電機(jī)雖然能夠達(dá)到同步運(yùn)行狀態(tài)，但銅層厚度為0.8 mm時(shí)起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，并且起動(dòng)階段波動(dòng)也較大。銅層厚度為0.9 mm比銅層厚度為1.0 mm牽入同步的時(shí)間縮短約0.06 s，但都在0.25 s附近達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

LSSIPMSM主要工作在同步運(yùn)行狀態(tài)，考慮到同步穩(wěn)態(tài)運(yùn)行階段的效率和功率因數(shù)，選擇銅層厚度為0.9 mm。

3.1.2 永磁體厚度的影響

在0.9 mm銅層厚度的基礎(chǔ)上，分別建立永磁體厚度為2.5 mm、3 mm和3.5 mm的有限元模型，求解在空載和額定負(fù)載下的起動(dòng)性能和同步穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能。空載和額定負(fù)載下的速度和電流曲線(xiàn)如圖4所示，額定負(fù)載下不同永磁體厚度的效率和功率因數(shù)見(jiàn)表4。

由圖4a、圖4b的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)可以看出在空載和額定負(fù)載起動(dòng)過(guò)程中，LSSIPMSM牽入同步的能力與永磁體厚度呈反比。主要原因是LSSIPMSM的空載反電動(dòng)勢(shì)隨永磁體厚度的增加而增加，由式(1)、式(2)也可以驗(yàn)證，空載反電動(dòng)勢(shì)的增加使制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩在起動(dòng)階段起阻礙作用。由圖4c可以看出，電機(jī)達(dá)到同步運(yùn)行后，穩(wěn)態(tài)電流與永磁體厚度也呈現(xiàn)一種反比例關(guān)系，由于在同步運(yùn)行階段永磁體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是作為同步驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這時(shí)永磁體厚度越厚，在相同負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，功角會(huì)變小，對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電流也會(huì)減小。

圖4 空載和額定負(fù)載下的起動(dòng)性能Fig.4 The starting performances of LSSIPMSM with no-load and rated load

表4 額定負(fù)載下不同永磁體厚度的效率和功率因數(shù)

雖然永磁體越薄，LSSIPMSM的起動(dòng)性能越好，但此時(shí)電機(jī)同步穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的效率和功率因數(shù)會(huì)降低，綜合考慮，永磁體的厚度選擇為3 mm。

3.2 永磁體退磁對(duì)電機(jī)性能的影響

異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)在重載起動(dòng)過(guò)程中，永磁體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)變化的退磁磁場(chǎng)，可能使永磁體發(fā)生退磁[18]。永磁體發(fā)生退磁后會(huì)對(duì)LSSIPMSM的起動(dòng)性能、同步運(yùn)行性能和溫度分布產(chǎn)生很大的影響。

3.2.1 退磁對(duì)電機(jī)性能的影響

分別建立額定負(fù)載下LSSIPMSM永磁體沒(méi)有發(fā)生退磁，退磁10%、20%、30%時(shí)的有限元模型。圖5和表5為不同退磁狀況下LSSIPMSM的工作性能。

圖5 退磁時(shí)LSSIPMSM的工作性能Fig.5 The performances of LSSIPMSM with different demagnetization condition

表5 額定負(fù)載下不同退磁狀況的效率和功率因數(shù)

由圖5a、圖5b可以看出永磁體發(fā)生退磁后，起動(dòng)性能得到改善，但退磁會(huì)使電機(jī)的穩(wěn)態(tài)工作電流增加，造成效率降低。永磁體退磁后也會(huì)使電機(jī)空載反電動(dòng)勢(shì)下降，由圖5c可以看出，退磁30%后空載反電動(dòng)勢(shì)基波峰值從281.4 V下降到198.03 V。在輸出功率不變的情況下，反電動(dòng)勢(shì)的減小會(huì)引起定子電流滯后角度增大，造成功率因數(shù)降低。

通過(guò)圖5和表5的對(duì)比分析可以看出，LSSIPMSM發(fā)生退磁后的效率和功率因數(shù)降低。這會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流增加，進(jìn)而影響電機(jī)的溫度，溫度的增加又會(huì)使退磁狀況進(jìn)一步惡化，因此需要準(zhǔn)確計(jì)算額定負(fù)載下不同退磁狀況時(shí)各部件的溫度，以便評(píng)估LSSIPMSM的工作性能。

3.2.2 退磁對(duì)電機(jī)溫度分布的影響

用磁場(chǎng)-溫度場(chǎng)耦合的方法計(jì)算LSSIPMSM在自然通風(fēng)情況下的三維全域溫度場(chǎng)分布。圖6為在額定負(fù)載、永磁體無(wú)退磁狀況的三維全域溫度場(chǎng)分布。

圖6 額定負(fù)載時(shí)三維全域溫度場(chǎng)分布Fig.6 Temperature field of LSSIPMSM with rated load

從圖6可以看出，定子繞組銅心的溫度最高，這是由于定子繞組是主要熱源，空氣的高熱阻率也會(huì)使定子區(qū)域和轉(zhuǎn)子區(qū)域的溫差較大。永磁體和起動(dòng)銅層的溫度基本上一樣，原因在于起動(dòng)銅層和轉(zhuǎn)子鐵心的導(dǎo)熱性能非常好，并且空氣的高熱阻率阻礙了轉(zhuǎn)子區(qū)域和定子區(qū)域間的熱傳遞，使熱量在轉(zhuǎn)子區(qū)域積累并均勻分布。當(dāng)永磁體發(fā)生退磁后對(duì)LSSIPMSM的溫度分布影響很大，圖7為永磁體不同退磁狀況時(shí)電機(jī)各部件的最高溫度。

圖7 永磁體退磁對(duì)LSSIPMSM最高點(diǎn)溫度的影響Fig.7 The influence of PM demagnetization on maximum temperature of LSSIPMSM

從圖7可以看出LSSIPMSM各部件溫度隨永磁體退磁狀況的惡化而增加。原因是輸出功率相同時(shí)，永磁體發(fā)生退磁會(huì)造成定子繞組銅耗和起動(dòng)銅層損耗增加，使定子區(qū)域和轉(zhuǎn)子區(qū)域的溫度都上升。溫度增加的速率和永磁體退磁程度呈正比，反過(guò)來(lái)溫度的快速上升也會(huì)使永磁體退磁加劇。當(dāng)永磁體退磁程度超過(guò)25%時(shí)，永磁體的溫度超過(guò)最高工作溫度；退磁超過(guò)20%時(shí)繞組的溫度超過(guò)F級(jí)絕緣的極限溫度。因此LSSIPMSM在滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)要避免永磁體發(fā)生退磁，一旦永磁體退磁后可以減載運(yùn)行，保證電機(jī)溫度處于合理的范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)LSSIPMSM解析模型和有限元模型的對(duì)比分析，求解了銅層厚度和永磁體厚度對(duì)電機(jī)起動(dòng)性能和同步運(yùn)行性能的影響，并分析了退磁對(duì)電機(jī)性能及各部分溫度的影響，得到如下結(jié)論：

1)轉(zhuǎn)子起動(dòng)銅層厚度對(duì)LSSIPMSM的起動(dòng)能力和同步穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能具有非常重要的影響，銅層過(guò)薄或過(guò)厚都會(huì)降低電機(jī)的異步起動(dòng)能力，因此需要選擇合適的銅層厚度。

2)合適的永磁體厚度可以使LSSIPMSM具有較好的起動(dòng)能力和較小的同步穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流。較長(zhǎng)的永磁體厚度會(huì)使制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加，電機(jī)起動(dòng)性能變差，甚至無(wú)法起動(dòng)，較短的永磁體厚度會(huì)使定子繞組銅耗增加，同步運(yùn)行效率和功率因數(shù)降低。

3)退磁可以改善LSSIPMSM的起動(dòng)性能，但退磁后同步穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的定子電流增加，功率因數(shù)下降，并且電機(jī)的各部分溫度增加。當(dāng)退磁超過(guò)一定程度時(shí)，永磁體和繞組絕緣層上的溫度都超過(guò)了其極限工作溫度，會(huì)使永磁體發(fā)生進(jìn)一步的退磁和繞組絕緣老化。

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(編輯 于玲玲)

Characteristic Analysis and Optimization of Line-Start Surface-Mounted and Interior Permanent Magnet Synchronous Motor

SiJikai1ZhangLufeng1FengHaichao1ZhuYifeng1WenpingCao2

(1.School of Electrical Engineering and Automation Henan Polytechnic University Jiaozuo 454003 China 2. School of Engineering & Applied Science Aston University Birmingham UK)

The line-start permanent magnet synchronous motor without starter devices has a wide range of industrial applications, thus this paper presents a kind of line-start surface-mounted and interior permanent magnet synchronous motor (LSSIPMSM), which has a canned conducting layer which made of the copper between the surface-mounted PMs and rotor core. The LSSIPMSM performances were analyzed and the key parameters were optimized based on combinations of analytical method and finite element method. The dynamic, steady state performances of LSSIPMSM with PMs of different heights and canned conducting layers of different thicknesses were investigated. Finally, the optimal parameters were obtained. Electromagnetic finite element model of the LSSIPMSM was established to analyze the starting capability and steady state synchronization, and the temperature field of LSSIPMSM with different demagnetization conditions was researched by 3-dimensional temperature finite element model. The results show that LSSIPMSM has good dynamic and steady state performances.

Surface-mounted and interior permanent magnet synchronous motor, line-start, demagnetization, temperature field, dynamic performances, steady state performances

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U1361109)、2015年度河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(152102210101)和河南理工大學(xué)創(chuàng)新型科研團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃項(xiàng)目(T2015-2)資助。

2016-03-30 改稿日期 2016-05-22

TM351

司紀(jì)凱 男，1973年生，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樘胤N電機(jī)理論及其控制。

E-mail:sijikai527@126.com(通信作者)

張露鋒 男，1992年生，碩士研究生，研究方向?yàn)樘胤N電機(jī)建模及特性分析。

E-mail:15225872921@163.com