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传统永磁电机具有结构简单、运行可靠且拥有高转矩、高效率的性能,但普遍存在磁场难调节的问题,因此,本文创新性的提出了一种磁极旋转式新型机械变磁通永磁同步电机(Novel Mechanical Variable Flux Permanent Magnet Synchronous Machine with Rotating Magnetic Pole,NMVFPMSM-RMP)。该电机采用了调磁装置和电机本体结构在空间上相互配合的方式实现弱磁,设计的电机本体结构和调磁装置具有严格的尺寸要求。NMVFPMSM-RMP不仅可以较好的实现弱磁,而且提供了一种新的调磁方式,为永磁同步电机弱磁困难奠定了一定的理论基础。本文研究内容主要分为以下几个方面:1.获得合理的NMVFPMSM-RMP。设计了三种不同的拓扑结构,三种拓扑结构具有相同的转子内外径,定子结构相同,永磁体的用量一样,但转子结构是不同,利用Maxwell对三种拓扑结构进行电磁仿真并对比分析,确定了合适本文设计需求的电机本体结构。2.研究NMVFPMSM-RMP的工作原理和调磁装置的运行原理。通过等效磁路法初步确定了新型电机的结构尺寸,探讨了圆柱形永磁体的磁场,由毕奥-萨伐尔定律和MATLAB软件确定圆柱形永磁体磁感应强度和仿真结果。3.NMVFPMSM-RMP结构优化。为获得较高的电磁转矩,需要增加直交轴电感之差提高磁阻转矩,因此采用回归设计的方法,通过有限元分析软件对NMVFPMSM-RMP进行结构优化,包括圆柱形永磁体半径,一字形永磁体长宽值、定子槽、单边气隙长度等,最后获得了不同电流下直交轴电感值,通过计算该电机具有较高的电磁转矩。4.虚拟样机模型动力学仿真。通过Adams建立虚拟样机模型并进行动力学仿真,获得了弹簧形变量的时变曲线和齿轮旋转角度与不同转速的关系,且得出了齿轮可以旋转的最大角度。5.NMVFPMSM-RMP弱磁原理的分析。通过有限元分析软件对圆柱形永磁体不同旋转角度进行电磁仿真,可知电机具有较好的弱磁扩速性能。6.研究转子机械强度和定子电磁振动。基于静力学理论分析,由Workbench先对转子进行动力学仿真,并将仿真的结果等效转换到静力场中分析,获得转子在额定转速下的总变形云图和应力云图;在探讨了电机振动产生的基础上,对电磁力的产生的原理进行分析,由SolidWorks建立定子仿真模型,最后通过电磁耦合分析,获得了不同频率下的位移与应力云图、谐波响应曲线。