轴向永磁辅助磁阻型复合转子高速电机设计研究

发布时间：2020-06-05 01:41

【摘要】：随着科技水平的发展,航空航天、精密制造等领域对高转速电机的需求越来越多。电机转速提升有利于提高电机的功率密度,减小设备的体积重量,发展直驱高速电机对国家能源安全和节能减排具有非常重要的现实意义,亦是国家重大战略需求。本文提出轴向永磁辅助磁阻型复合转子高速电机(HSM-CR)作为一种特殊结构的高速电机,旨在迎合各个领域对于高速电机的迫切需求,亦是为了改善传统SRM相间漏磁问题。HSM-CR定转子均由硅钢片叠压成的凸极结构,定子上绕有集中绕组,转子上无绕组、鼠笼,具有结构简单机械强度高、成本低、可靠性高的特点。HSM-CR的转子结构可以承受很高的机械应力,特别适合高转速要求,在航空航天、高速加工等高速/超高速领域应用具有独特优势。本文研究内容包括以下方面:(1)通过学习借鉴国内外高速电机以及新型开关磁阻电机研究成果,提出一种新型轴向磁路高速电机。从电机新型磁路结构入手,通过对比研究传统高速磁阻电机与辅助励磁双凸极电机的运行机理,分析HSM-CR工作原理并且推导其转矩公式及基本方程。(2)将HSM-CR整体设计过程划分为磁路设计和永磁辅助设计,借鉴传统高速双凸极电机的设计理论以及国内外新型磁路结构先进的研究成果完成轴向磁路的设计。基于磁场分析针对相间漏磁问题对转子进行改进,仿真分析结果表明提出的新型磁路结构可以改善相间漏磁问题,同时通过电磁特性仿真分析结果校验设计目标。推导了HSM-CR的起动数学模型,并分析了影响起动性能的因素,同时基于矩角特性曲线的分析验证了上述分析结果。(3)为了进一步改善传统磁阻电机相间漏磁问题,在轴向磁路的基础上提出永磁辅助思想。确定采用轴向磁路与辅助永磁体相互配合的解决方案,并对其效果进行电磁特性仿真分析与性能影响分析。
【图文】：

第 2 章 HSM-CR 基本理论分析采用圆桶型结构方案，并且将永磁体组装在圆形导磁叠片的子结构图如图 2.3 所示，红色部分为永磁体，这样设计的目的路径和方向与两侧励磁绕组产生的磁通方向一致。永磁体采用CR 轴向磁路结合恰好实现增强气隙磁通密度以及漏磁通削弱的通相相邻的定、转子中形成闭合回路，产生与电机主磁路中产矩。

ps prcs cr1.3 , 1.42 2b bh h（3根据上述设计过程电机的大体尺寸初步确定，此外，对于绕组的设计本文采捷的方法。与经典绕组设计流程不同的是本文采用预取一个线圈规格通过仿额定参数以及电流密度进行校核，由于 HSM-CR 为连续工作制的电机，，电流取值范围是24 ~ 6.5A / mm 。.5 转子改进设计HSM-CR 是基于轴向磁路为基础提出的，其首要条件是轴向走磁，为此提出结构方案图 3.3 所示，但由于高速电机对于电机的转轴刚度要求较高，普通导（如 10#钢）难以达到既有高导磁性能又高刚度的设计要求，如图 3.3a；所以此问题角度出发，在普通转子结构方案上改进并提出非导磁转轴与复合转子，如图 3.3b。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM355

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本文编号：2697297