根据技术要求设计了一款额定功率为22 kW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。 22kW，额定电压为380V，预估额定电流值I为34.5A左右，其值也反映了电机功率因数的大小，约束I不大于35A，线负荷A不高于35A/mm，电流密度J不高于4.5A/mm2，据此确定线圈型式为多根并绕多路并联，绕组为Y接。1.3转子结构设计内置式永磁体因嵌入转子冲片内部，使得转子机械强度高，动、静态性能好，且由于其特殊的磁路结构导致转子产生凸极效应，在励磁转矩基础上产生额外的磁阻转矩本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com，同步电机优化设计-电动数控滚圆机滚弧机折弯机张家港液压弯管机滚弧机可进一步提高电机转矩性能［4-6］，因此本文选用内置一字型转子结构，如图1所示。隔磁磁桥的作用是：1）增加转子的机械强度；2）通过隔磁磁桥部位漏磁通的饱和达到限制永磁体漏磁的作用。对于永磁体，空载漏磁系数和永磁体利用率成反比，综合考虑，本文选定隔磁磁桥宽度（bridge）为1mm。永磁体间距（rib）对转子机械强度和转矩波动将产生重大影响［6］，本文亦将磁极间距（rib）作为优化设计变量。相对于衫钴永磁来说，钕铁硼永磁材料温度系数高，居里温度低，但剩磁高，价格便宜，更适合民用，故选用钕铁硼作为永磁材料，其牌号为N38UH，剩磁为1.22T，矫顽力为876kA/m。对于内置式径向式结构的转子，永磁材料的尺寸预估公式为［7］ìíhM=KtKabm0δ(1-bm0)σ0bM=2σ0BδτpLeffπbm0BrKNmLen（4）式中：Kt为电机饱和系数，一般可取1.05～1.3；Ka与转子的结构相关，一般可取0.7～1.2；bm0为永磁体空载工作点；δ为气隙长度；σ0为空载漏磁系数，内置式永磁电机可取1.2~1.4；τp为定?电气传动2018年第48卷第9期图4给出了永磁体工作点随永磁体充磁方向长度hM及宽度bM变化的响应曲面。永磁体工作点定义为永磁体安匝数占永磁体总磁通势的比值，即永磁体工作点=永磁体安匝数永磁体总磁通势×100%（5）该值表征了在满载工况下永磁体的工作点在其退磁曲线的位置，该工作点要在其拐点之上，并留有适当裕度，根据经验，该比值控制在17%以内。Optimization模块提供4种优化计算方法，电机优化是一个多目标多变量优化过程，本文选择MOGA，即多目标优化遗传算法作为优化算法，电机设计变量及取值范围、优化变量及目标值如表1所示。经过优化分析，Optimization模块给出3个设计标量组合，如图5所示。综合考虑电机设计其他参数及制造工艺，本文最终确定优化结果为：hM=4.8mm，bM=48.8mm，Len=125mm，DN=125.5mm，rib=3mm，slot_depth=21.507mm，bs1=5.3mm。3基于Maxwell有限元分析为进一步验证电机电磁性能，本文借助Max-well软件对优化后的电机设计参数进行有限元分析，图6为利用RMxprt一键生成的2D模型［10］。3.1空载工况仿真与分析如前文所述，空载反电势E0为永磁同步电机一个非常重要的参数同步电机优化设计-电动数控滚圆机滚弧机折弯机张家港液压弯管机滚弧机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com