新型双层磁极永磁电机建模与磁场分析

发布时间：2020-11-20 01:18

　　 永磁无刷电机具有损耗小、效率高以及转矩密度高等优点,在国防、工农业生产以及日常生活等方面均离不开永磁无刷电机这样的动力设备。为了提高传统永磁无刷电机的电磁性能,本文对双层磁极永磁无刷电机展开了研究。对于传统磁极永磁无刷直流电机和双层磁极永磁无刷直流电机,搭建了外电路控制模块,然后对这两种磁极永磁无刷直流电机进行建模和仿真,得到这两种磁极无刷直流永磁电机的二维电磁场、气隙磁密波形、感应电动势波形以及电磁转矩波形。对这两种磁极永磁无刷直流电机的电磁参数进行比较,表明双层磁极永磁无刷直流电机具有更好的电磁性能。对双层混合磁极永磁无刷电机进行了建模和分析,该磁极的上层永磁为传统表贴式,采用传统平行磁化,该磁极的下层永磁为表面插入式,采用带有角度的平行磁化。首先对上下两层永磁的厚度比进行改变,然后对下层永磁的磁化角进行改变,从而优化气隙磁密。接着对上下两层永磁产生的气隙磁密进行叠加,就能得到双层混合磁极永磁电机的气隙磁密表达式,从而得到最优感应电动势和最优电磁转矩。与传统平行磁化的电机相比,双层混合磁极永磁电机不仅节约了材料,而且具有更好的电磁性能。最后通过有限元法验证解析法的结果。对双层两段Halbach永磁无刷电机进行了建模,对拉普拉斯方程和准泊松方程进行了求解,两段Halbach无槽永磁电机的气隙磁密解析式是通过叠加法得到的。对于定子常用的齿槽结构,利用改进的卡特系数计算等效的气隙长度,进一步求解获得双层两段Halbach有槽永磁电机的气隙磁密、反电动势和电磁转矩解析式。利用分离变量法以及函数求极值的方法,分别获得单层、双层两段Halbach永磁电机的最优极弧比,从而得到径向气隙磁密基波的最大值。计算结果表明,与单层两段Halbach结构相比,双层两段Halbach结构最优的径向气隙磁密基波幅值更大,THD值更小,从而具有更好的电磁性能。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM351
【部分图文】：

图 2-1 双层磁极永磁电机等效电路Equivalent circuit of a double-layer magnetic PM BLDC m绕组的电阻，La为每相绕组的电感，ea、eb和 ec为组的空载感应电动势幅值为

图 2-2 双层磁极永磁无刷直流电机的驱动电路-2 Drive circuit of a double-layer PM BLDC图 2-3 双层磁极永磁无刷直流电机的控制电路ontrol circuit of a double-layer magnetic PM B流电机的基本原理可知，先将转子位置管，使其导通，这样该相绕组就能与电，限流电阻 R1-R6限制电压控制回路的发电压源是 V1-V6，使开关管能够驱动子的位置与之相关。电压表为 Vc1-Vc6，

图 2-3 双层磁极永磁无刷直流电机的控制电路3 Control circuit of a double-layer magnetic PM BLD磁直流电机的基本原理可知，先将转子位置确定开关管，使其导通，这样该相绕组就能与电源接看出，限流电阻 R1-R6限制电压控制回路的电流
【参考文献】

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本文编号：2890720