本课题的研究工作主要围绕地铁用永磁同步电动机设计中的关键技术问题展开,所做的主要工作包括以下几个部分: 首先,采用电磁场有限元数值计算方法,准确计算永磁同步电动机空载漏磁系数。在此基础上分别以径向式、切向式和混合式转子磁路结构为研究对象,对不同永磁体尺寸、气隙长度、隔磁桥尺寸情况下永磁同步电动机空载漏磁系数进行分析计算,总结出空载漏磁系数随结构参数的变化规律,为地铁用永磁同步电动机磁路结构的选择,以及电磁计算过程中空载漏磁系数的选取奠定基础。 其次,利用ANSOFT软件,对永磁同步电动机电枢反应电抗参数进行计算。通过对多台永磁同步电动机电抗参数的计算,分析了影响永磁同步电动机电枢反应电抗参数的关键因素,总结出永磁同步电动机电抗参数与不同转子磁路结构、永磁体磁化方向长度、气隙长度以及隔磁桥尺寸的变化规律。从而选择适合于地铁用永磁同步电动机的转子磁路结构,以提高电机的各项性能指标。 最后,进行地铁用永磁同步电动机的设计研究。通过对电动机结构型式与热负荷、有效材料峰值功率密度的分析,确定了电动机的外形尺寸。分析了不同转子磁路结构对电动机磁阻转矩的影响,确定了地铁用永磁同步电动机转子磁路结构的选用原则。分析了气隙长度对永磁体用量和失步转矩倍数的影响,确定了在满足失步转矩倍数要求的前提下气隙长度的选取原则。分析了电压型逆变器供电的永磁同步电动机对定子漏抗的要求,确定了电磁负荷以及定子槽形等参数的选取原则。从降低电动机铁耗、铜耗和机械损耗着手,给出了提高电动机效率的一般方法。给出了在电机设计中减少振动噪声的注意事项。通过以上分析,采用场路结合的方法,设计了一台地铁用永磁同步电动机,并利用ANSOFT软件对电动机进行分析计算,给出了相关计算结果。