有取向硅钢片近极槽永磁力矩电机振动性能的分析

发布时间：2020-08-05 11:03

【摘要】：近极槽永磁力矩电机因其优良特性在生活和工业上的应用越来越广泛;与此同时,电机振动问题也成为了众多学者研究的重点,这一问题也具有重要的研究意义。本文基于有取向硅钢片各向异性的磁特性(轧制方向高导磁性,剪切方向低导磁性),结合近极槽永磁力矩电机磁路特性。将有取向硅钢片作为电机定子铁心的材料。研究有取向硅钢片近极槽永磁力矩电机的振动性能。本课题是在国家自然科学基金资助项目“取向硅钢片近极槽永磁力矩电机磁场特性与转矩性能的研究”(51607116)的资助下进行的。本文将从以下几个方面进行研究。首先,设计了一种可以利用有取向硅钢片性能的近极槽永磁力矩电机。与具有相同拓扑结构的传统整圆冲片的无取向硅钢片定子结构的电机进行有限元分析,分别计算两种电机的空载磁场及负载磁场,并利用快速傅里叶分解分析空载气隙磁密;观察负载情况下饱和程度,将结果进行对比分析。然后,对两种电机的径向电磁力进行解析计算,探讨两种硅钢片对径向电磁力的影响。对两种硅钢片制成的定子铁心进行模态分析,得出电机的模态振型及固有频率,并且对两种硅钢片定子铁心进行谐响应分析,计算出两种定子的频率响应。为电机振动分析打下基础。磁致伸缩效应是电机振动的主要原因之一。应用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件,采用电磁—机械场的耦合方式进行计算,以计算得到的电磁力为载荷,拟合的磁致伸缩函数为初始应变量,施加在定子齿表面,对不同定子结构,不同硅钢片制成的近极槽永磁力矩电机的二维仿真模型进行仿真。通过对模型的仿真分析,得出定子结构对电机振动的影响、磁致伸缩效应对电机振动的影响及有取向硅钢片对电机振动的影响,最后结合以上三种影响电机振动的情况,分析单齿拼装结构的有取向硅钢片电机与传统电机相比的优越性。
【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】：TM359.6
【图文】：

转子结构,永磁同步电机

（5）对于一些极槽配合都满足 Ns=2p±1 或 2 等电机；如 12s10p、48s44p 等电机，这槽配合的绕组，由于自感比较大而互感较小，会具有更好的容错性。Ns=2p±1 或 2 的配合电机在采用单层绕组时会形成物理上的电气隔离。单层绕组之间不会产生短路。2 近极槽永磁力矩电机转子结构设计子结构对电机性能有很大的影响，在不同的场合下合理的应用转子结构会大大优化。按照永磁体在转子中的位置，可将近极槽永磁力矩电机分为表贴式转子电机和内置子电机（如图 2.1 所示）。内置式结构由于永磁体嵌入转子冲片内部，适用于高速情，因为永磁体不容易脱落，并且内置式转子可以通过调节磁路结构，提高电机的磁阻；但是制作工艺比表贴式电机复杂，且气隙磁密波形没有表贴式电机便于控制。而表结构直接将用磁体放置于位于转子外表面上，具有制造工艺简单、成本低、精度较高动惯量小等优点。本文电机采用表贴式转子结构。

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图 2.2 近极槽永磁力矩电机磁力线分布etic Force Lines with Similar Number of Poles anTorque Motor的特性利用于近极槽永磁力矩电机上，冲片的电机，制造出有取向硅钢片单齿冲主磁通与高导磁性能的轧制方向重合；与定子切向、定子轭部重合，而近极槽永磁低导磁性能的影响降低，抑制了齿顶漏磁轧制方向

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章有取向硅钢片近极槽永磁力矩电机的磁通达 1.8T所需的磁场强度是轧制路特性，利用有取向硅钢片有取向定子结构的设计磁力线如图 2.2 所示，主磁通从一个定子轭部绕过定子绕组，通过两侧相；与传统永磁电机相比，近极槽永磁路长，轭部切向磁密低且磁路短。

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