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表1復(fù)合永磁同步電機(jī)主要電磁參數(shù)外轉(zhuǎn)子電機(jī)部分盤式電機(jī)部分極數(shù)定子槽數(shù)槽寬槽高繞組型式雙層分布式繞組繞組型忒雙w分介式繞紐初級(jí)繞組匝數(shù)仞級(jí)繞組匝數(shù)槽滿率初級(jí)疊厚氣隙寬度3mm氣隙寬度3mm氣隙磁密0.6t氣隙磁密0.7t總磁動(dòng)勢3269a總磁動(dòng)勢3729a永磁體牌號(hào)n35sh永磁體牌號(hào)n35sh永磁體厚度10mm永磁體厚度10mm 2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子定子1磁鋼1外轉(zhuǎn)子復(fù)合永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖復(fù)合永磁同步電機(jī)三維工程圖復(fù)合式永磁同步電機(jī)由定子（包括一個(gè)外轉(zhuǎn)子電機(jī)定子和兩個(gè)盤式電機(jī)定子）、轉(zhuǎn)子（由外轉(zhuǎn)f電機(jī)轉(zhuǎn)子和兩端的盤式電機(jī)轉(zhuǎn)盤組成的轉(zhuǎn)子筒）、ndfeb材料的磁鋼、主軸和基座等主要部件組成。定子固定在主軸上，主軸為不旋轉(zhuǎn)的心軸，與基座相連接。磁鋼粘貼于轉(zhuǎn)子內(nèi)表面與定子鐵心正對(duì)的位置上，磁鋼之間用不導(dǎo)磁的材料隔，轉(zhuǎn)子通過兩端的軸承跨置于主軸上。外轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子鐵心為雙面絕緣的硅鋼沖片疊裝而成，盤式電機(jī)的定子鐵心由雙面絕緣的冷乳硅鋼片帶料沖制卷繞而成，盤式電枳定子繞組為梨形，在空間呈徑向分布。該電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式示意圖如所示。

由于復(fù)合式永磁同步電機(jī)由三個(gè)獨(dú)立的電機(jī)系統(tǒng)組成，為/使三者能協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，旨先，在電機(jī)設(shè)計(jì)上，三者應(yīng)有同樣的永磁極極對(duì)數(shù)和定f槽數(shù)：其次，在結(jié)構(gòu)上，三者的定子槽中心線應(yīng)對(duì)齊，處于定子圓筒的同一徑向截面內(nèi)，相應(yīng)地，轉(zhuǎn)子上磁鋼的中心線也應(yīng)對(duì)齊，也處于同一徑向截面內(nèi)；第三，在繞組接線時(shí)，將三個(gè)電機(jī)的對(duì)應(yīng)槽繞組串聯(lián)相接，作為一個(gè)繞組。以上幾點(diǎn)措施，就保證了整個(gè)電機(jī)能夠在同一個(gè)輸入電源下協(xié)調(diào)工作。

從可以看到，整個(gè)電機(jī)為封閉結(jié)構(gòu)，內(nèi)部定子上的鐵心損耗、繞組損耗產(chǎn)生的大量熱量將聚集在內(nèi)部空間內(nèi)，僅僅靠轉(zhuǎn)子傳導(dǎo)熱量散熱的效果是很差的。電機(jī)在長時(shí)間運(yùn)行后，內(nèi)部繞組的溫升將會(huì)很大，這樣不僅使繞組電阻增大，電流減小，降低了電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還將使線圈的絕緣程度降低，這些都是應(yīng)該避免發(fā)生的情況，所以電機(jī)的散熱問題在此顯得尤為重要。我們?cè)陔姍C(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，在電機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)了風(fēng)路，主軸中心為中空，可以進(jìn)風(fēng)，盤式電機(jī)轉(zhuǎn)子上有出風(fēng)孔，通過強(qiáng)制通風(fēng)措施，可以解決電機(jī)的發(fā)熱問題。

是用ug制作的復(fù)合式永磁同步電機(jī)的三維工程裝配圖。

3電機(jī)特性分析前面已經(jīng)提到，復(fù)合式永磁同步電機(jī)的最大優(yōu)勢就是在同樣外形尺寸和體積下'.較單一的外轉(zhuǎn)子式永磁同步電機(jī)或盤式永磁同步電機(jī)，產(chǎn)生更大的電磁轉(zhuǎn)矩。下面通過有限元軟件的分析，來證明這一結(jié)由于同樣的外徑下，外轉(zhuǎn)子式旋轉(zhuǎn)永磁電機(jī)較盤式永磁電機(jī)有更篼的轉(zhuǎn)矩輸出，這點(diǎn)是顯而易見的，故我們?cè)诖藘H對(duì)比分析同樣外徑和寬度下復(fù)合式永磁同步電機(jī)與單一的外轉(zhuǎn)式永磁同步電機(jī)之間的輸出轉(zhuǎn)矩。假設(shè)我們又設(shè)計(jì)了一個(gè)外轉(zhuǎn)子式永磁同步電機(jī)，該電機(jī)的外徑和寬度與前面己設(shè)計(jì)的復(fù)合式永磁同步電機(jī)相同，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)同表1中外轉(zhuǎn)子電機(jī)部分的參數(shù)。表2是這兩種電機(jī)的主要尺寸參數(shù)的對(duì)比。

復(fù)合永磁n步電機(jī)單一的外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)電機(jī)外徑電機(jī)寬度外轉(zhuǎn)子定子疊厚外轉(zhuǎn)子定子疊if 190mm（考慮端部）盤式定子疊厚表2同體積f復(fù)合永磁同步電機(jī)與外轉(zhuǎn)丨'-永磁問步電機(jī)的主要兒何參數(shù)應(yīng)用ansys有限元分析軟件，分別建立了一對(duì)極下外轉(zhuǎn)子式永磁電機(jī)的二維模型和盤式永磁電機(jī)的三維模型，建立的模型如所不。

a）―對(duì)極下外轉(zhuǎn)子式永磁電機(jī)二維模型b）―對(duì)極下盤式永磁電機(jī)三維模型電機(jī)有限元分析模型給剖分后的模型施加電流載荷，取每匝線圈額定電流2. 5a，給線圈單元施加面電流密度載荷，計(jì)算后得到外轉(zhuǎn)子式永磁電機(jī)和盤式永磁電機(jī)一對(duì)極下的磁通密度分布云圖，如所示。

對(duì)于同樣外徑和寬度下，復(fù)合式永磁同步電機(jī)與單一的外轉(zhuǎn)子式永磁同步電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的計(jì)算結(jié)果分別如下，相應(yīng)的幾何參數(shù)見表2.復(fù)合式永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩等于定子疊厚為150mm的外轉(zhuǎn)子電機(jī)和兩個(gè)盤式電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩之和，即：極對(duì)數(shù)x外轉(zhuǎn)子電機(jī)每對(duì)極每單位疊厚的轉(zhuǎn)矩值x定子疊厚+ 2x極對(duì)數(shù)x盤式電機(jī)每對(duì)極單一的外轉(zhuǎn)子式永磁同步電機(jī)的定子疊厚可達(dá)到190mm，其電磁轉(zhuǎn)矩為：極對(duì)數(shù)x外轉(zhuǎn)子電機(jī)每對(duì)極每申。位疊厚的轉(zhuǎn)矩值x定+疊厚=8x578.5x0.19=879nm.，從以上if算結(jié)果可以看出，按表1和表2設(shè)u出的復(fù)合式永磁少電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，較同外形尺寸下單一的外轉(zhuǎn)子式永磁同步電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩大7. 7%左右。當(dāng)電機(jī)外形尺寸加大后，這一差值將進(jìn)一步擴(kuò)大。

a）外轉(zhuǎn)子式永磁電機(jī)-對(duì)極的磁密分布b）盤式永磁電機(jī)一對(duì)極的磁密分布電機(jī)磁通密度分布云總結(jié)復(fù)合式永磁同步電機(jī)集成了外轉(zhuǎn)子式永磁電機(jī)和盤式永磁電機(jī)，提高了電機(jī)的功率密度和電磁轉(zhuǎn)矩。此種電機(jī)特別適合于運(yùn)行速度不高、需要大轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)的場合，如油田抽油、電梯驅(qū)動(dòng)和各種提升設(shè)備等。浙江大學(xué)直線電機(jī)與現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)研究室根據(jù)以上的設(shè)計(jì)尺寸，制作了一臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)。通過試驗(yàn)，證明該電機(jī)設(shè)計(jì)是合理的，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。今后，根據(jù)不同的使用場合，配以相應(yīng)的控制系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)該類型電機(jī)的工業(yè)應(yīng)用。