文 献 综 述

内置永磁电机在转子内部安装永磁铁，当电机带载运行时，定子中有电流，气隙磁场由转子中的永磁铁与定子中的电流产生的电枢反应磁场共同决定，两者方向相反，电枢反应磁场经过永磁铁导致永磁铁内部的磁通密度下降，存在退磁风险，为此需要对电机永磁铁的退磁建立进行深入研究。

与电励磁电机相比，永磁电机利用永磁体产生机电能量转换的媒介#8212;#8212;磁场，具有结构简单、体积小、效率高等优点。随着永磁材料性能的不断提高，永磁电机的应用范围越来越广泛。永磁材料性能的稳定性直接影响永磁电机的性能，影响永磁材料性能稳定性的因素主要包括温度、时效、外磁场、化学、机械作用等。在永磁电机中，永磁体的退磁除了与永磁体性能有关外，还与电机结构、磁炉设计、电机温升、电枢反应磁场等因素有关。另外，永磁电机使用不当也会导致永磁体发生不可逆退磁。永磁体发生不可逆退磁将引起电机性能的改变，有学者提出利用永磁体退磁后电机的零序电压、零序电流、电流谐波、直轴电感等变化检测永磁体的退磁状态。

主要研究内容如下：

1.高密度内置永磁电机退磁机理与退磁模型研究

多层内置永磁电机永磁体的退磁通常由多个因素共同作用产生，各因素之间相互影响；同时，已有的各种退磁模型分析永磁体退磁效应的结果不尽相同，给永磁体的退磁效应分析和状态估计带来困惑。基于永磁体磁学理论，结合车用电机的应用特点，依据钕铁硼永磁体磁畴壁钉扎理论对永磁体温度、电枢反应磁场、化学、振动与时效的退磁效应进行显著性分析，可以得出温度变化与电枢反应强度是车用高密度永磁电机退磁的主要因子，并归纳分析出各种退磁模型的适用范围及其局限性。

2.具有温度参数的多层内置永磁电机退磁模型研究

传统的永磁电机磁路法设计分析快速简便，但不具备永磁体防退磁的分析评估能力；有限元计算法精度高，采用温度场和磁场耦合仿真分析验证永磁电机防退磁性能非常耗时，也无法直观反映设计参数与永磁体防退磁能力之间的相互关系，有效地实现永磁电机的防退磁设计。 本文依据温度和磁场分布是永磁体退磁的主要因子及其显著效应，在Matlab/Simulink仿真平台上建立了具有温度参数的多层内置永磁电机双向磁网络退磁模型及其永磁体温度参数数据库，可快速评估其基本设计参数与永磁体防退磁能力。提出的多层内置永磁电机双向磁网络模型，同时计及了电机径向与周向的磁力线分布，以提高多层内置永磁电机磁网络模型的计算精度。

3.具有永磁电机防退磁的多目标优化设计研究

在永磁电机防退磁设计研究基础上，开展具有永磁电机防退磁的多目标优化设计研究。多目标主要关注：永磁体防退磁能力、永磁体用量和成本分析、转矩脉动、铁芯损耗。这些目标需求和设计参数之间互为制约并呈非线性关系，难以以显式函数表达，给多目标优化设计的分析求解带来困难。 本文设计多参数电机方案的有限元仿真计算试验，并对永磁体等关键部位进行精细化的仿真计算试验，由此依据仿真试验数据建立电机的多目标回归模型，该模型可决系数超过0.96，拟合优度较高，解决了多目标优化设计求解的模型难题。在此基础上，应用遗传算法对回归模型进行多目标寻优，实现快速有效的寻找全局最优解。