永磁球形电机涡流损耗分析及结构优化

发布时间：2017-04-11 16:17

  本文关键词：永磁球形电机涡流损耗分析及结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：引入永磁体的球形电机,不但使得球形电机的体积变小,而且还能较大程度地提高球形电机系统的运行效率和可控性。目前转子永磁体绝大多数是使用钕铁硼材料制作,这种材料磁性能较好,其剩磁密度和矫顽力较高,但是其耐热性能差,电导率比较高,气隙中交变磁场会使永磁体温度升高,磁性能下降,影响电机正常工作。永磁球形电机目前尚处于理论研究初期摸索阶段,本文主要针对永磁球形电机中永磁体的涡流损耗问题进行研究,主要工作如下：1.从球形转子永磁体磁极内产生涡流损耗的基本原理出发,推导了永磁体磁极内涡流损耗解析计算公式。2.建立了永磁球形电机三维有限元仿真模型,得到了不同纬度下气隙径向磁密分布及其各次谐波分布。分析了电机空载时,定子线圈反电势、磁链、磁阻转矩以及永磁体上产生的涡流损耗情况。通过改变球形转子偏航角度,分析了在不同偏航角下转子自转空载涡流损耗。3.提出了最小有限元分析单元方法,并将最小单元求解域内得到的反电势、磁链、涡流损耗特性曲线进行对称合成,分析了该方法的误差。4.分析了通电定子线圈与转子永磁体磁极相对位置不同时,气隙径向磁密畸变情况和永磁体上涡流分布情况。5.从气隙长度、永磁半径、永磁体充磁方式、永磁体形状、永磁体分段叠加等方面进行了电机的优化设计,以减小转子永磁体涡流损耗。
【关键词】：永磁球形电动机 涡流损耗 三维有限元模型 结构优化
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM351
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 球形电机的研究现状12-15
• 1.3 永磁电机永磁体磁极涡流损耗研究现状15-18
• 1.4 本文主要研究内容18-19
• 第二章 永磁球形电机磁场分析19-28
• 2.1 永磁球形电机的结构及基本运行原理19-21
• 2.2 永磁球形电机的磁场解析模型21-27
• 2.2.1 定子通电线圈磁场分析21-23
• 2.2.2 圆柱形永磁体产生的空间变化磁场分析23-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 永磁球形电机转子永磁体感生涡流损耗分析28-50
• 3.1 转子永磁体感生涡流损耗产生原理及三维解析计算28-30
• 3.2 永磁球形电机永磁体感生涡流损耗的三维有限元模型30-45
• 3.2.1 三维有限元全模型31-32
• 3.2.2 球形电机空载气隙磁场分析32-35
• 3.2.3 球形电机空载瞬态场分析35-37
• 3.2.4 偏航自转空载瞬态场分析37-39
• 3.2.5 最小有限元分析单元的确定39-45
• 3.3 定子线圈电流激励对永磁体内感生涡流损耗的影响45-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 基于减小涡流损耗的球形电机结构优化50-57
• 4.1 气隙长度优化方案50
• 4.2 转子永磁体结构优化50-56
• 4.2.1 永磁体半径优化方案50-51
• 4.2.2 永磁体磁化方向优化方案51-53
• 4.2.3 永磁体形状优化方案53-54
• 4.2.4 永磁体分段叠加优化方案54-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 5.1 总结57
• 5.2 研究工作的不足与展望57-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 发表论文和科研情况说明63

【参考文献】

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本文编号：299484