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摘要
以提升永磁同步电机广速域下的运行性能为目标，本文提出了一种新型交流调磁型永磁同步电机（ACFR-PMSM），相较于传统永磁同步电机，所提出电机拥有独立的轴向定子及轴向交流绕组，且转子上设计有凸出的轴向导磁极。为了能够准确阐述该电机的磁场调节机理，文章分别建立了电机的数学模型、等效磁路模型和三维有限元模型，并通过对比计算证明了上述所搭建模型的准确性。另外，通过该电机的等效磁路模型，分析归纳了电机电磁性能与径向定子裂比、电机轴径比、永磁体参数的关系，进而完成了该电机关键尺寸参数的优选设计。采用三维有限元分析的方法，进行了所设计电机与传统永磁同步电机的电磁性能对标，结果表明ACFR-PMSM拥有更优秀的磁场调节能力、更低的永磁体退磁风险及更宽的恒功率运行范围。最终，制造了一台ACFR-PMSM样机并搭建了实验测试平台，经验证所制造样机的实测反电势及转矩与有限元仿真结果的吻合度良好。并且，样机的性能测试结果也展现了ACFR-PMSM在诸如电动汽车驱动、航空起动/发电系统、新能源发电等，需要进行高效磁场调节及高性能宽速域运行领域的广阔应用前景。
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