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永磁同步电动机效率高、功率因数高、控制系统简单、动态响应快、易于实现高速运行、绕组散热容易,是国家十二五期间主推的一类节能电机,得到了广泛应用。对内嵌式永磁同步电机而言由于气隙不均匀,存在凸极效应,磁路非线性,电机的优化设计尚存在一定的不足。本论文获得山西省自然科学基金项目(2013011035-1)支持,以22kW内嵌式自启动永磁同步电动机(IPMSM)为分析对象,采用解析分析、数值计算以及实验等方法完成了电机的优化设计及性能分析,具体研究步骤和内容如下:1、有限元软件Ansoft/Maxwell环境下建立内嵌式永磁同步电机电磁场有限元分析模型,分析IPMSM的静态场特性和瞬态场特性,计算得到空载气隙磁密、电感曲线、齿槽转矩、矩角曲线等,为电机优化设计奠定了基础。2、基于传统等效磁路法,考虑定转子开槽及电机内部漏磁通,提出一种改进的等效磁路模型,同时计及磁场分布及磁路饱和的影响,结合“场—路”法对相关计算参数进行修正;根据等效磁路法编写VB电磁设计程序,计算结果与有限元结果比拟分析,验证该模型的正确性。3、基于田口正交实验,以永磁体磁钢的长、宽、中心高,定子齿宽,气隙长度为优化因子,以电机的效率、空载损耗、转矩脉动为输出因子,根据Hardarmard矩阵法建立L16正交实验表,确定优化方案,并通过有限元法验证方案的可行性。4、Maxwell环境下建立电机仿真模型,Simplorer环境下建立电机驱动控制模型,通过设置联合仿真接口实现了Maxwell+Simplorer的二维瞬态场永磁同步电动机建模与联合仿真的方法,并基于仿真结果进行三次谐波注入法减小电机转矩脉动。5、搭建内嵌式永磁同步电动机实验平台,测试电机的静态特性,与有限元计算值进行比拟分析,验证有限元计算的正确性,分析了出现误差的原因,并对实验平台提出了改善措施。