非对齐轮辐式双定子永磁同步电动机设计及转矩脉动抑制研究

发布时间：2020-06-07 16:07

【摘要】：为了提高永磁同步电动机的转矩密度,减少转矩脉动,降低永磁体材料成本,增强系统的容错能力。本文以辽宁省科技厅项目“电动汽车用非对齐双定子轮辐式永磁同步电动机设计及容错控制研究”为背景,以电动汽车用双定子永磁同步电动机为研究对象,针对永磁同步电动机转矩密度与转矩脉动中的设计问题、永磁体材料成本问题开展了非对齐轮辐式双定子结构的永磁同步电动机设计及控制研究。论文的主要研究工作包括以下几个方面:首先,建立非对齐双定子轮辐式相集中绕组永磁同步电动机的数学模型,对该种电机进行参数优化与特性分析,推导齿槽转矩、转矩脉动的表达式、电磁转矩的计算公式、各部分电感的计算模型,为电机特性的仿真分析与优化设计奠定基础。其次,基于多物理场的非对齐双定子轮辐式相集中绕组永磁同步电动机设计,在非对齐双定子轮辐式永磁同步电动机数学模型与特性分析的基础上,确定其设计流程,综合考虑电机的输出特性、电磁场、转矩脉动等的相互影响,进行电机的电磁、机械结构等的设计。提出采用双定子结构、铁氧体永磁块轮辐式结构排列,可有效提高转矩密度和结构的紧凑程度。内外定子齿采用偏移电角度90°设计,可有效抑制电机的齿槽转矩,降低电机的转矩脉动,形成这种电机的设计方法。然后,建立非对齐双定子轮辐式永磁同步电动机的有限元模型,计算电机的各个参数,以转矩脉动最小化、转矩输出最大化为优化目标,最终确定样机的电磁结构尺寸与参数。给出磁密、反电动势、齿槽转矩等波形,并对机械结构展开设计。基于谐波注入法开展具有转矩脉动抑制功能的非对齐双定子轮辐式永磁同步电动机控制方法研究,建立了该种电机的控制系统仿真模型,对注入前后的转速、转矩等进行了比较。最后,制造该种电机一台,搭建系统实验平台,完成双定子电机反电动势、齿槽转矩等相关实验,验证所提方案的正确性。
【图文】：

图 1.1 双定子磁阻抵消模型 图 1.2 双定子磁钢分段永磁电机 1.1 Dual stator reluctance cancellation model Fig. 1.2 Dual stator magnetic steel segmented大学的 K.T. Chou 教授和上海大学的江建中教授对双定子起动发电一体机究，如图 1.3 所示，内外定子共同提供电磁转矩，转子设计成表贴式结构，转矩密度，提高起动转矩；当发电机模式时，产生的总电压取决于内、外矢量相位差，可有效调节发电机发出电压的转速域宽度[24]。2011 年，，香港hou 教授等人设计了如图 1.4 所示的双定子电机，该电机具有内定子槽数减

图 1.1 双定子磁阻抵消模型 图 1.2 双定子磁钢分段永磁电机 1.1 Dual stator reluctance cancellation model Fig. 1.2 Dual stator magnetic steel segmented大学的 K.T. Chou 教授和上海大学的江建中教授对双定子起动发电一体机究，如图 1.3 所示，内外定子共同提供电磁转矩，转子设计成表贴式结构，转矩密度，提高起动转矩；当发电机模式时，产生的总电压取决于内、外矢量相位差，可有效调节发电机发出电压的转速域宽度[24]。2011 年，香港hou 教授等人设计了如图 1.4 所示的双定子电机，该电机具有内定子槽数减
【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】：TM341

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本文编号：2701667