自主開發(fā)高速動(dòng)車組是中國鐵路事業(yè)的創(chuàng)舉，對(duì)緩解我國交通運(yùn)輸壓力、提高交通運(yùn)輸效率具有巨大的促進(jìn)作用。世界各國在開發(fā)軌道交通的過程中重點(diǎn)開發(fā)研制了永磁振動(dòng)電機(jī)，永磁振動(dòng)電機(jī)及與之相關(guān)的牽引控制系統(tǒng)將是未來高速電動(dòng)車組技術(shù)攻關(guān)的主要方向本文根據(jù)永磁牽引振動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)要求和設(shè)計(jì)原則，確定了電機(jī)基本性能參數(shù)和主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用有限元軟件計(jì)算了轉(zhuǎn)子“Ｖ”型磁極結(jié)構(gòu)電機(jī)的空載和負(fù)載工況，分析了電機(jī)的空載和負(fù)載特性，并與給定值進(jìn)行對(duì)比?？紤]到永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，還分析了其他幾種常見的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)，對(duì)不同磁極結(jié)構(gòu)時(shí)電機(jī)的基本參數(shù)和性能進(jìn)行了對(duì)比，為電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

電機(jī)內(nèi)電磁場(chǎng)時(shí)步有限元分析方法；在電機(jī)電磁場(chǎng)求解過程中，為了簡(jiǎn)化分析，做出如下假設(shè)

1）電機(jī)氣隙相對(duì)于磁極極距的尺度較小，且是均勻的，其磁感應(yīng)強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度一般認(rèn)為沿電機(jī)的軸向是不變的，為建模和計(jì)算方便，電機(jī)鐵心軸向有效長度內(nèi)的電磁場(chǎng)按二維場(chǎng)來處理，鐵心外緣的散磁忽略不計(jì)；

２）定子載流導(dǎo)體和鐵心中的集膚效應(yīng)忽略不計(jì)；

３）場(chǎng)域內(nèi)各處的場(chǎng)量均隨時(shí)間正弦變化 （包括磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、向量磁位、電流密度等）。

在考慮磁飽和、忽略高次諧波、引入有效磁阻率的情況下，正弦電磁場(chǎng)可采用復(fù)數(shù)計(jì)算，在物理模型和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立有限元計(jì)算的電機(jī)實(shí)體模型。數(shù)學(xué)模型中的邊值問題與實(shí)際物理模型相結(jié)合，確定計(jì)算的區(qū)域和邊界條件，并對(duì)二維平面中的相應(yīng)區(qū)域賦予實(shí)際電機(jī)部件的材料特性而形成實(shí)體模型。根據(jù)電磁場(chǎng)的計(jì)算特點(diǎn)，只涉及不同材料的導(dǎo)電和導(dǎo)磁性能。

為了考慮外電路和電機(jī)端部效應(yīng)，可用場(chǎng)路耦合的方法計(jì)算電磁瞬態(tài)過程，通過定子繞組的電動(dòng)勢(shì)將電磁場(chǎng)有限元方程與繞組電路方程聯(lián)立起來，直接求解磁矢位和繞組電流。通過變分合成，永磁電機(jī)性能計(jì)算中涉及到電機(jī)的４個(gè)重要參數(shù)：繞組電阻、空載反電勢(shì)、直軸振動(dòng)電抗和交軸振動(dòng)電抗，除繞組電阻可以直接計(jì)算外，其余３個(gè)都須通過有限元磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算求得。磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算分空載磁場(chǎng)、負(fù)載磁場(chǎng)計(jì)算。通過空載磁場(chǎng)計(jì)算求得空載反電勢(shì)、氣隙磁密基波值；通過負(fù)載磁場(chǎng)計(jì)算求得直軸振動(dòng)電感 （曲線）、交軸振動(dòng)電感 （曲線）、電流、功率因數(shù)和過載倍數(shù)。

轉(zhuǎn)子磁極內(nèi)置 “Ｖ”型結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)子磁極內(nèi)置 “Ｖ”型結(jié)構(gòu)，本文以該結(jié)構(gòu)的電機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)分析。永磁體工作溫度取為１５０℃，永磁體牌號(hào)為Ｎ３８ＥＨ。不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)性能的影響分析　　在內(nèi)置 “Ｖ”型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子磁極的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)了其他５種常用的轉(zhuǎn)子磁路：表面隱極式、內(nèi)置 “一”型結(jié)構(gòu)、內(nèi)置 “Ｕ”型結(jié)構(gòu)、內(nèi)置 “Ｗ”型結(jié)構(gòu)和內(nèi)置切向磁路結(jié)構(gòu)，