永磁同步电机谐波构成分析及优化设计

发布时间：2017-11-28 06:39

  本文关键词：永磁同步电机谐波构成分析及优化设计

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【摘要】：永磁同步电动机由于其高效节能的优点,在能源、汽车、航空航天、机械工业、现代农业等领域得到广泛的应用。然而,永磁同步电机内部磁场十分复杂,存在多种谐波成分,导致电机产生转矩脉动,影响电机的运行效率及控制精度。因此,建立永磁电机中各物理量的谐波模型并分析其谐波构成,对永磁同步电机的优化设计尤为重要。本课题以分布式绕组永磁同步电机谐波模型为基础,对永磁同步电机设计方法以及齿槽转矩的优化方案进行研究,主要工作如下:以电机绕组函数、倒气隙函数和空载气隙磁密函数作为谐波分析的基础,依据物理定律,推导出永磁电机中磁链、磁密、反电动势、磁动势和电磁转矩等物理量的谐波模型表达式,并分析永磁电机各物理量的谐波构成及其相互影响。对永磁同步电机的设计进行分析,包括定子结构、永磁磁极、磁路、绕组结构以及主要参数设计。并结合永磁电机谐波模型对电机基本参数进行计算分析,给出永磁同步电机设计方案。通过有限元分析软件Maxwell对电机进行仿真分析,将仿真结果与谐波模型计算结果进行对比,验证永磁电机谐波模型在永磁电机设计中的可靠性。针对电机存在的齿谐波问题,本文提出了一种更为有效的转子斜极角优化方案。通过对齿槽转矩解析式进行分析,得到空载气隙磁密以及永磁体分块对电机齿槽转矩的影响。利用有限元仿真软件,验证了转子分段斜极、非均匀气隙磁密结构以及永磁体分块可以更好地抑制永磁电机齿槽转矩。根据以上分析及仿真结果,设计并制造样机,通过实验测试获得电机性能曲线,验证设计方案的可靠性。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
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本文编号：1232984