可偏转双定子开关磁阻发电机的多物理场建模与振动特性研究
发布时间：2021-01-18 13:30
由于风能具有绿色、高效、污染少的优点,其利用价值与应用前景得到了国际社会和相关研究机构的重视。至此,为了有效利用和提高风能利用率,针对现有开关磁阻发电机转子旋转的单一性,提出了一种可偏转双定子开关磁阻发电机,其本体结构由转子、线圈、内外双定子四部分构成。该发电机的突出优点是在定、转子之间采用了球面结构设计,同时配合转子单侧的输出轴承结构,可使发电机实现一定角度的偏转运动,能适应不同风向并适用于各类风力发电场合。与此同时,随着人民生活水平的提高和物质生活的丰富,对低振动、低噪声发电机的要求越来越高,因此研究可偏转双定子开关磁阻发电机的振动问题迫在眉睫。本文主要对发电机在多物理场耦合下的振动特性进行分析,并进行多物理场建模。具体研究总结如下:首先对传统开关磁阻发电机的国内外研究现状做了介绍,并由此引出本文所研究的可偏转双定子开关磁阻式发电机的结构,确定发电机的基本结构尺寸。接着利用有限元软件建立发电机的三维模型,并对发电线圈的磁密分布进行仿真分析。其次,对损耗、传热理论进行理论分析,在此基础上对磁热固耦合场进行耦合数值模型建模,分别就磁热耦合的双向、单向耦合进行仿真研究归纳,得到内外双定子...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
利兹大学SR电机元件
第1章绪论3并对不同齿极的参数进行了评估，以此达到优化电机本体的目的。此直线开关磁阻发电机主要包含圆柱形钢结构的定子、移动的圆柱形钢结构的动子、缠绕在定子齿上的绕组三部分构成。此时研究的直线发电机为三相，每相有2个线圈缠绕，并与定子同心布置，由于这种结构，使得其为纵向磁通发电机。如下图1-2所示为其截面示意图，x为动子运动的方向[8]。图1-2双边直线开关磁阻发电机截面图2016年，美国新墨西州州立大学（NewMexicoStateUniversity）的EbrahimAfjei教授在传统单定子开关磁阻电机的基础上，设计了一种新型双定子开关磁阻电机，并进行了仿真，样机制造和实验室测量。如下图1-3所示，提出并实现了一种新型的平板式双定子分段杯形转子结构，转子结构中的节段保持架只需使用单轴承就可以直接连接到负载上，而无需使用连轴，这种结构使其成为直接驱动应用的主要候选者[9]。a)有限元模型a)样机实物图1-3双定子开关磁阻发电机1.2.2国内开关磁阻发电机的研究现状国内对开关磁阻电机的研究较晚，1984年国内相关机构和单位才对SR电机进行了深入研究。首次把SR电机列入研究规划的是在“七五”科研规划的项目中，然
孕柰度氪罅渴?间进行研究。此外，在铁芯损耗、降低噪声、电磁场分析等方面也需进行研究[10-12]。其中，华中科技大学SR电机课题组在“九五”项目中成功的开发出应用在纯电动轿车的SR电机，在“十五”项目中又将其应用到混合动力公共交通车，反响很好，取到了较为理想的运行效果。起劲为止，已有数十家机构，对SR电机进行了研究，研发出多种性能，多种用途的数十多个相关系列产品。此外，2006年，南京航空航天大学的邓智泉教授在开关磁阻发电机上成功应用了无轴承技术，以三相12/8极结构无轴承开关磁阻电机为例进行说明。如下图1-4所示，由发电机四极主绕组电流Ima所产生的对称四极磁通表示为粗实线；由两极悬浮绕组电流Isa1产生的对称二极磁通表示为虚线。在主绕组和悬浮绕组相互作用下，导致两侧气隙磁场强度不一致，其中左侧减少，右侧增加，这样的结果导致作用在转子上的径向悬浮力F沿a的正向（此时与磁感应强度增强的方向同向）。当Isa1反向时，则会产生a轴负向的F。这样无轴承技术便产生，即：通过在发电机的定子结构上结合一套悬浮绕组的方法，实现磁悬浮技术与电机本体的结合[13]。图1-4无轴承开关磁阻发电机的简易图2019年，河北科技大学李争教授等人，在已有双定子电机和多自由度电机的基
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率永磁同步电机磁热耦合分析[J]. 李争,史雁鹏,杜深慧,李建军,李莹,李旭东. 大电机技术. 2020(01)
[2]考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的感应电机铁心电磁应力分析[J]. 贲彤,陈龙,闫荣格,张宇娇,杨庆新. 电工技术学报. 2019(01)
[3]磁致伸缩引起的径向磁通电机定子铁心振动精确解析模型[J]. 吴胜男,于慎波,佟文明,唐任远. 电工技术学报. 2019(02)
[4]开关磁阻电机磁-热耦合仿真分析[J]. 孙建忠,王斌,白凤仙. 微特电机. 2018(10)
[5]兆瓦级高速永磁电机转子多场耦合强度分析[J]. 王天煜,温福强,张凤阁,王大朋,戴睿. 电工技术学报. 2018(19)
[6]永磁发电机单相双凸极结构设计仿真[J]. 李超,梅磊,张广明. 计算机仿真. 2018(09)
[7]多自由度永磁电机磁热固耦合场分析[J]. 李争,陈晴,王群京. 微特电机. 2018(08)
[8]脉冲电抗器的电磁-温度耦合分析[J]. 李松乘,关晓存,鲁军勇. 电气应用. 2018(13)
[9]用于电机位置检测的电涡流传感器电磁场仿真分析[J]. 丁潇凡,朱学忠. 电测与仪表. 2018(11)
[10]考虑磁致伸缩效应的电机应力数值仿真与实验[J]. 张欣,解超群,祝丽花,李连鹤. 电工技术学报. 2017(S2)
博士论文
[1]高速永磁电机定子损耗和温升研究[D]. 孔晓光.沈阳工业大学 2011
[2]电励磁双凸极起动/发电机系统特性研究[D]. 魏佳丹.南京航空航天大学 2009
[3]Halbach阵列永磁球形电动机三维磁场分析[D]. 李洪凤.天津大学 2008
硕士论文
[1]永磁同步轮毂电机损耗与磁热耦合仿真分析[D]. 张勇.长安大学 2017
[2]四相电励磁双凸极发电机桥式可控发电技术[D]. 赵凯弟.南京航空航天大学 2017
[3]液质悬浮式三自由度电机建模分析与结构设计[D]. 聂雅盟.河北科技大学 2016
[4]开关磁阻电机损耗和温升研究[D]. 田晶.南京航空航天大学 2015
[5]开关磁阻电机磁固耦合建模及有限元分析[D]. 马晓妮.河北工程大学 2014
[6]开关磁阻电机损耗及其温升研究[D]. 张灵霞.南京航空航天大学 2013
[7]异步牵引电机温度场分析[D]. 夏正泽.北京交通大学 2008
[8]无轴承开关磁阻发电系统的基础研究[D]. 曹鑫.南京航空航天大学 2006
[9]开关磁阻电机的损耗及热分析研究[D]. 杨丽.南京航空航天大学 2006
[10]开关磁阻电机振动特性及控制系统设计研究[D]. 王治平.河海大学 2001
本文编号：2985034
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
利兹大学SR电机元件
第1章绪论3并对不同齿极的参数进行了评估，以此达到优化电机本体的目的。此直线开关磁阻发电机主要包含圆柱形钢结构的定子、移动的圆柱形钢结构的动子、缠绕在定子齿上的绕组三部分构成。此时研究的直线发电机为三相，每相有2个线圈缠绕，并与定子同心布置，由于这种结构，使得其为纵向磁通发电机。如下图1-2所示为其截面示意图，x为动子运动的方向[8]。图1-2双边直线开关磁阻发电机截面图2016年，美国新墨西州州立大学（NewMexicoStateUniversity）的EbrahimAfjei教授在传统单定子开关磁阻电机的基础上，设计了一种新型双定子开关磁阻电机，并进行了仿真，样机制造和实验室测量。如下图1-3所示，提出并实现了一种新型的平板式双定子分段杯形转子结构，转子结构中的节段保持架只需使用单轴承就可以直接连接到负载上，而无需使用连轴，这种结构使其成为直接驱动应用的主要候选者[9]。a)有限元模型a)样机实物图1-3双定子开关磁阻发电机1.2.2国内开关磁阻发电机的研究现状国内对开关磁阻电机的研究较晚，1984年国内相关机构和单位才对SR电机进行了深入研究。首次把SR电机列入研究规划的是在“七五”科研规划的项目中，然
孕柰度氪罅渴?间进行研究。此外，在铁芯损耗、降低噪声、电磁场分析等方面也需进行研究[10-12]。其中，华中科技大学SR电机课题组在“九五”项目中成功的开发出应用在纯电动轿车的SR电机，在“十五”项目中又将其应用到混合动力公共交通车，反响很好，取到了较为理想的运行效果。起劲为止，已有数十家机构，对SR电机进行了研究，研发出多种性能，多种用途的数十多个相关系列产品。此外，2006年，南京航空航天大学的邓智泉教授在开关磁阻发电机上成功应用了无轴承技术，以三相12/8极结构无轴承开关磁阻电机为例进行说明。如下图1-4所示，由发电机四极主绕组电流Ima所产生的对称四极磁通表示为粗实线；由两极悬浮绕组电流Isa1产生的对称二极磁通表示为虚线。在主绕组和悬浮绕组相互作用下，导致两侧气隙磁场强度不一致，其中左侧减少，右侧增加，这样的结果导致作用在转子上的径向悬浮力F沿a的正向（此时与磁感应强度增强的方向同向）。当Isa1反向时，则会产生a轴负向的F。这样无轴承技术便产生，即：通过在发电机的定子结构上结合一套悬浮绕组的方法，实现磁悬浮技术与电机本体的结合[13]。图1-4无轴承开关磁阻发电机的简易图2019年，河北科技大学李争教授等人，在已有双定子电机和多自由度电机的基
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率永磁同步电机磁热耦合分析[J]. 李争,史雁鹏,杜深慧,李建军,李莹,李旭东. 大电机技术. 2020(01)
[2]考虑磁化及磁致伸缩特性各向异性的感应电机铁心电磁应力分析[J]. 贲彤,陈龙,闫荣格,张宇娇,杨庆新. 电工技术学报. 2019(01)
[3]磁致伸缩引起的径向磁通电机定子铁心振动精确解析模型[J]. 吴胜男,于慎波,佟文明,唐任远. 电工技术学报. 2019(02)
[4]开关磁阻电机磁-热耦合仿真分析[J]. 孙建忠,王斌,白凤仙. 微特电机. 2018(10)
[5]兆瓦级高速永磁电机转子多场耦合强度分析[J]. 王天煜,温福强,张凤阁,王大朋,戴睿. 电工技术学报. 2018(19)
[6]永磁发电机单相双凸极结构设计仿真[J]. 李超,梅磊,张广明. 计算机仿真. 2018(09)
[7]多自由度永磁电机磁热固耦合场分析[J]. 李争,陈晴,王群京. 微特电机. 2018(08)
[8]脉冲电抗器的电磁-温度耦合分析[J]. 李松乘,关晓存,鲁军勇. 电气应用. 2018(13)
[9]用于电机位置检测的电涡流传感器电磁场仿真分析[J]. 丁潇凡,朱学忠. 电测与仪表. 2018(11)
[10]考虑磁致伸缩效应的电机应力数值仿真与实验[J]. 张欣,解超群,祝丽花,李连鹤. 电工技术学报. 2017(S2)
博士论文
[1]高速永磁电机定子损耗和温升研究[D]. 孔晓光.沈阳工业大学 2011
[2]电励磁双凸极起动/发电机系统特性研究[D]. 魏佳丹.南京航空航天大学 2009
[3]Halbach阵列永磁球形电动机三维磁场分析[D]. 李洪凤.天津大学 2008
硕士论文
[1]永磁同步轮毂电机损耗与磁热耦合仿真分析[D]. 张勇.长安大学 2017
[2]四相电励磁双凸极发电机桥式可控发电技术[D]. 赵凯弟.南京航空航天大学 2017
[3]液质悬浮式三自由度电机建模分析与结构设计[D]. 聂雅盟.河北科技大学 2016
[4]开关磁阻电机损耗和温升研究[D]. 田晶.南京航空航天大学 2015
[5]开关磁阻电机磁固耦合建模及有限元分析[D]. 马晓妮.河北工程大学 2014
[6]开关磁阻电机损耗及其温升研究[D]. 张灵霞.南京航空航天大学 2013
[7]异步牵引电机温度场分析[D]. 夏正泽.北京交通大学 2008
[8]无轴承开关磁阻发电系统的基础研究[D]. 曹鑫.南京航空航天大学 2006
[9]开关磁阻电机的损耗及热分析研究[D]. 杨丽.南京航空航天大学 2006
[10]开关磁阻电机振动特性及控制系统设计研究[D]. 王治平.河海大学 2001
本文编号：2985034
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