空调压缩机用永磁同步电动机的研究

目前变频空调压缩机大多采用感应电动机驱动,而感应电动机效率低,变频控制器比较复杂。与感应电动机相比,永磁同步电动机具有高效节能、体积小以及良好的变频调速性能等优点,是压缩机驱动电机的理想替代电机。不同的永磁体排列结构,磁力线的分布不同,它直接影响电机的效率。对比分析不同转子结构的永磁同步电动机的性能将具有实际的意义。气隙磁场的分布关系到永磁同步电动机的各项性能,永磁体的充磁以及转子磁极形状又对气隙磁场有着重要的影响。针对永磁体的整机充磁以及永磁同步电动机转子磁极优化等问题,本文进行了具体的研究,以便减小转矩波动,改善电机的性能。 首先,选取了用于空调压缩机的5种有代表性的不同的转子结构,设计了具有相同定子参数的永磁同步电动机。然后,对电机进行了建模和有限元的分析计算。对不同转子结构的永磁同步电动机的性能进行了对比,结果显示表面凸出式转子结构的电机具有最高的平均转矩和最低的转矩波动。 论文对整机充磁的磁通路径进行了理论分析,在此基础上,利用定子一相绕组对前面的5种不同转子结构的永磁同步电动机进行整机充磁,对比了充磁效果。 综合前面的对比结果和实际情况,对其中一种整体性能较优的电机,在转子结构和参数不变的前提下,定子绕组改用分数槽绕组,并与原电机的性能进行对比。仿真结果证明,转矩波动有明显的降低。 最后,本文还对电机的转子磁钢进行了磁极优化从而降低转矩波动。分别对极弧系数,磁桥宽度和磁极偏心距进行了优化。通过有限元分析和比较,确定了最终的优化方案。