压缩机在工业生产领域的应用越来越广泛,而永磁同步电机具有起动特性好、温升低、效率高、力能指标高等优点,是压缩机行业驱动电机的发展趋势。本文介绍了压缩机的工作原理和压缩机用永磁同步电机的设计特点,针对压缩机的运行特点设计了一台额定功率为22kW的永磁同步电机,在分析电机损耗特性基础上对电机进行优化设计。首先,根据电机设计要求和负载特性,利用场路结合的方法对电机进行设计和仿真分析,确定了电机的结构参数,包括以效率和齿槽转矩为约束条件选取极槽配合;以齿槽转矩、漏磁因数和电机装配难易度为约束条件选取气隙长度;综合考虑电机的电磁性能、绝缘因素和冷却条件确定电磁负荷;以磁钢的散热条件、经济性和抗不可逆去磁能力为考虑因素确定转子参数。随后分析了所设计电机的空载特性和负载特性,验证电机设计方案合理性。其次,建立空载损耗和负载损耗的计算模型,仿真计算出压缩机用永磁同步电机的空载铁耗、空载电流引起的损耗增量、电机铜耗、电机额定负载下的损耗增量,并对电机空载和额定负载下引起损耗增量的各个因素进行分析。其中,负载分为恒转矩负载和波动性负载。根据压缩机运行工况,将波动性负载简化成正弦波波动负载和三角波波动负载,分别分析负载下电机的损耗特性。再次,在保证电机正常出力的前提下,对电机的气隙磁场进行优化设计,包括永磁体结构优化和转子冲片优化。利用分段式永磁体模拟不等厚永磁体结构;用非同心圆结构的转子冲片等效非均匀气隙。对比分析不同结构下电机的气隙磁密基波幅值、3次谐波分量、3次谐波分量占比、谐波畸变率、齿槽转矩和空载反电势,确定电机磁场优化方案。最后,计算电机直轴交轴同步电抗,分析电机的电磁转矩和磁阻转矩,为提高电机在波动负载下的抗干扰能力,对电机的隔磁桥和转子轭部分进行结构优化。通过仿真得出的结论为:随着隔磁桥宽度变窄和转子轭部矩形孔数量增加,都会减小直轴交轴同步电抗倒数之差,进而降低磁阻转矩的绝对值,提高电机抗干扰能力。