低速大转矩滚筒驱动用电励磁双凸极电机特性研究

发布时间：2020-07-13 10:12

【摘要】：近年来,带式输送机的应用越来越广泛,驱动电机作为电动滚筒的重要组件,其性能的好坏直接决定了带式输送机的传输质量。电励磁双凸极电机是近几年发展起来的一种特种电机,其可以四象限运行,励磁源和绕组均在定子上,转子无绕组,具有结构简单,控制灵活,运行可靠耐高温、功率密度高效率高等优点。电励磁双凸极电机发电运行时运行只需要外接不控整流电路,电动工作时调速范围很广。本文在现有双凸极电机研究成果的基础上,针对电动滚筒驱动电机,设计研制了一台45kW24/16极结构的三相电励磁双凸极电机。首先介绍了双凸极电机的发展历程以及研究现状,简单建立了电机的理想数学模型,并分析了其发电和电动工作原理,并提出了三相三状态、三相六状态等五种电动控制方式。其次针对电动滚筒驱动电机,根据课题的技术指标,从结构、尺寸等方面设计24/16极三相电励磁双凸极电机。采用二维有限元法建立仿真模型,对空载、发电负载和电动运行等不同状态进行磁场分析。研究了电机磁场分布、气隙磁密、电感等静态特性以及电枢反应效果,对电机稳态运行时的电流、磁链输出转矩等稳态特性进行了初步了研究,并对各种控制方式进行了分析和比较,为双凸极电机在工程实践中更好地应用提供一定的依据。转矩脉动会引起电机的振动和噪声,而电励磁双凸极电机作为一种磁阻电机,转矩脉动较大。课题从电机的齿槽转矩和磁阻转矩入手,探讨减小电机转矩脉动的方法。研究了减小转子槽宽对电机静态参数、发电特性和电动输出转矩和转矩脉动的影响,探讨了采用H桥控制拓扑控制电机,对正负相电流分别限定不同的幅值,并加宽每一相的开关管导通时间的控制方法对减小电机转矩脉动的贡献。并研究分段式的电机结构对电机输出转矩的影响。根据本文设计的电机主要结构参数制作了一台样机,并测试了其发电以及电动运行情况,验证是否达到性能要求。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH222
【图文】：

双凸极电机,不同场合,电励磁,电机

南京航空航天大学硕士学位论文对电机的稳定性造成很大影响。同样，若电功率因数也会降低。因此异步电机不适合作出用永磁电机取代异步电机[20,21]。永磁同步度较高，更重要的是其功率因数也不会因极统的永磁电机虽能实现低速大转矩，但由于]，如气隙磁密大小难以调节，难以进行宽范因此永磁直驱式电机并不能完全取代传统的内外研究现状变磁阻电机，定、转子均为凸极齿槽结构，组，定、转子均是由硅钢片叠制而成的。最早但直到 1992 年收到 T.A.Lipo 教授等人重视磁双凸极电机，如图 1.1 所示。此后，人们开析。

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图 1.4 永磁切向励磁结构图 1.5 永磁径向励磁结构国内最早对双凸极电机的研究是东南大学程明教授带领团队进行的，他们在经过大量研分析和实验验证后，于 1999 年提出了一种 8/6 结构的四相 DSPM[26-31]，如图 1.6 所示，此电比相同尺寸的 6/4 极 DSPM 的功率密度更高，转矩脉动更小。图 1.6 8/6 极永磁双凸极电机DSPM 采用永磁体为励磁源，而一旦确定了永磁体，电机的气隙磁场与励磁磁势均无法节，若电机发生故障，电机无法灭磁。并且永磁体存在高温退磁等问题。当 DSPM 作发电机行时，调压困难，必需外接可控整流器才可进行调压，同时电机也无法实现弱磁调速。若用磁绕组代替永磁体作为励磁源，则可得到电励磁双凸极电机[32]。一种新型 DSEM 和 DSHEM

径向励磁,永磁

【参考文献】