潜水电机是潜水电泵的核心部件,广泛应用于国家安全防治水领域,每年消耗大量的电能。随着最新电机能效等级国家标准的提出,电机的节能改造成为了关注的重点,传统的潜水感应电机面临着更新换代的巨大挑战。本文提出了一种永磁辅助同步磁阻电机转子设计和优化的方法,结合电机高效再制造技术,取代潜水感应电机的笼型转子,使其成为潜水永磁辅助同步磁阻电机,既可以提高电机本身的效率,也可以通过调速运行的方式提高整个潜水电泵系统的效率。以一台55k W的充水式潜水电机为例,研究了定子和绕组不变时永磁辅助同步磁阻电机转子的设计方法,使电机采用新转子后效率得到提高,并且具有较小的转矩脉动和电磁噪声,符合环境友好型高效智能潜水装备的需求。本文所做的工作主要包含以下几个方面:1、在保留原有潜水感应电机定子和绕组方案不变的前提下,设计永磁辅助同步磁阻电机转子电磁方案。研究了转子磁障层数、磁障尺寸和位置、永磁体布置等对电机性能的影响,确定了转子的结构,并对永磁体进行了退磁校核。结果表明,改造后的潜水永磁辅助同步磁阻电机具有更高的功率因数和效率。2、分析了电机的转矩脉动种类和成因。利用虚拟永磁谐波电机模型和自适应优化算法优化转子磁障末端的宽度和角度,降低转子磁导导致的气隙磁密谐波,减小电机的磁阻转矩脉动。利用转子轴向分段错开和谐波电流注入的方法降低永磁转矩脉动和耦合的磁阻转矩脉动。有限元仿真结果表明,电机的转矩脉动得到有效抑制。3、分析了潜水永磁辅助同步磁阻电机的径向电磁力波种类和成因,利用虚拟永磁谐波电机模型中获得的转子谐波特性和传统解析法得到的定子谐波特性构建了力波表,通过有限元仿真的二维傅里叶变换结果进行了验证,并和潜水感应电机径向电磁力波进行了对比,推断出潜水永磁辅助同步磁阻电机的电磁噪声水平更低。多物理场耦合有限元仿真结果验证了结论。