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

電機內(nèi)電磁場時步有限元分析方法；在電機電磁場求解過程中，為了簡化分析，做出如下假設(shè)

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

２）定子載流導(dǎo)體和鐵心中的集膚效應(yīng)忽略不計；

３）場域內(nèi)各處的場量均隨時間正弦變化 （包括磁場強度、磁感應(yīng)強度、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，正弦電磁場可采用復(fù)數(shù)計算，在物理模型和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立有限元計算的電機實體模型。數(shù)學(xué)模型中的邊值問題與實際物理模型相結(jié)合，確定計算的區(qū)域和邊界條件，并對二維平面中的相應(yīng)區(qū)域賦予實際電機部件的材料特性而形成實體模型。根據(jù)電磁場的計算特點，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端部效應(yīng)，可用場路耦合的方法計算電磁瞬態(tài)過程，通過定子繞組的電動勢將電磁場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，永磁電機性能計算中涉及到電機的４個重要參數(shù)：繞組電阻、空載反電勢、直軸振動電抗和交軸振動電抗，除繞組電阻可以直接計算外，其余３個都須通過有限元磁場數(shù)值計算求得。磁場數(shù)值計算分空載磁場、負載磁場計算。通過空載磁場計算求得空載反電勢、氣隙磁密基波值；通過負載磁場計算求得直軸振動電感 （曲線）、交軸振動電感 （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)的電機為基礎(chǔ)進行了詳細分析。永磁體工作溫度取為１５０℃，永磁體牌號為Ｎ３８ＥＨ。不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)對電機性能的影響分析　　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)，