游标伪直驱永磁电机的设计与研究
发布时间：2021-01-31 19:58
现代工业中很多应用场合对电机系统提出了低速大转矩的要求,传统的实现低速大转矩的方法是永磁电机配合使用齿轮箱,但是齿轮箱通常会带来噪声振动、机械磨损等问题,导致系统体积增大、可靠性降低。同轴磁齿轮利用磁力实现转矩传递,从而避免了机械接触带来的问题。游标伪直驱电机是一种利用磁齿轮效应的磁场调制电机,它将磁性齿轮耦合到电机内部,具有转矩密度高的优势,适用于要求低速大转矩的直驱应用场合。本文所做的研究工作和研究成果主要有以下几个方面:1、介绍了磁场调制原理、游标伪直驱电机的结构、槽极配合需满足的关系及其工作原理。说明了电机气隙磁场情况,寻找电机最大出力点的方法。2、在原设计的基础上,改进了电机的转子结构,进一步提升了电机转矩密度。提出了一种高速转子聚磁结构,并将聚磁结构和其他充磁方式对比,研究对转矩提升的影响。对比了低速转子不同结构对电机输出转矩的影响,并检查了永磁体的退磁情况。对电枢绕组作出了减小跨距的改进和提升绕组利用率的改进。电磁仿真表明,新结构可在槽电流密度2.25A/mm2（有效值）时,可将电机有效体积的转矩密度提升至173.9Nm/L。3、制作了一台游标伪直驱...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同轴磁场调制磁齿轮图
浙江大学硕士学位论文2矩波动情况，制作样机验证了磁齿轮性能，指出采用齿轮比在5:1到10:1之间的磁性齿轮与传统的径向磁场无刷电机组成的电机系统，转矩密度可以达到40–60Nm/L。图1.1同轴磁场调制磁齿轮图Fig1.1Sectionviewofacoaxialmagneticgear.有学者进一步将磁齿轮和常规永磁电机在电机内部直接复合，制成磁齿轮复合电机香港大学的K.T.Chau教授在2007年于磁齿轮的基础上提出了磁齿轮复合电机的拓扑结构[12]，如图1.2所示，并研究了其在风力发电方面的应用[13]，样机验证了电机的低速大转矩特性。图1.2外转子永磁无刷磁齿轮电机拓扑图[12]IEEE2007Fig1.2Magnetic-gearedouter-rotorpermanentmagnetbrushlessmachine[12]IEEE2007.
第1章绪论3与早期的外置磁齿轮不同，磁齿轮复合电机直接将磁齿轮与传统的永磁电机内部结合。把磁齿轮的内转子与永磁电机外转子连接，复合转子内侧作为永磁无刷电机，外侧作为磁齿轮内转子，从内到外共有四部分组成：（1）内定子及电枢；（2）由永磁体-铁心-永磁体构成的过渡转子，过渡转子极对数和内定子相同，磁场同步速旋转；（3）调磁块组成的调磁环，固定在电机外壳上；（4）铁心和永磁体构成的外转子。绕组通电以后，产生同步速磁场带动过渡转子旋转，过渡转子在外侧产生的磁场经调磁环调制以后产生和外转子极对数相同的磁场从而带动外转子旋转。在这个过程里，永磁同步电机产生的转矩在磁齿轮作用下得到放大，转速降低。2008年，文献[14]提出了一种外转子磁齿轮复合电机，并研究了其控制策略。制造了一台1200W原型机，并对原型机进行试验，揭示了复合电机非常适合于低速大转矩的直接驱动场合，但是不适合用于对位置精度要求较高的场合。文献[15]提出了一种把交流绕组安装在磁齿轮调磁环的空气里的磁齿轮电机拓扑，如图1.3所示。通过将电枢绕组嵌入调制段附近的气隙中，电枢定子也可以同时用作调制定子，功率因数0.97。(a)(b)图1.3调磁环绕组磁齿轮电机[15]IEEE2012Fig1.3Integratedmagneticgearedmachinewithsandwichedarmaturestator[15]IEEE2012.磁齿轮复合电机具有转矩密度高、功率因数高的优点，但是结构有两个转子，三层永磁体和三层气隙，机械加工非常复杂。学者将其结构简化，提出了游标电机和伪直驱电机的结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁游标电机的研究现状与最新进展[J]. 林鹤云,张洋,阳辉,房淑华,黄允凯. 中国电机工程学报. 2016(18)
[2]高速永磁电机设计与分析技术综述[J]. 董剑宁,黄允凯,金龙,林鹤云. 中国电机工程学报. 2014(27)
[3]磁力齿轮传动的发展概况与展望[J]. 李直腾,杨超君,郑武,蒋生发. 微电机. 2011(02)
[4]新型外转子磁齿轮复合电机的设计与研究[J]. 张东,邹国棠,江建中,包广清,蹇琳旎,王建宽. 中国电机工程学报. 2008(30)
博士论文
[1]电动汽车用永磁轮毂电机的设计研究[D]. 高鹏.天津大学 2015
本文编号：3011492
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同轴磁场调制磁齿轮图
浙江大学硕士学位论文2矩波动情况，制作样机验证了磁齿轮性能，指出采用齿轮比在5:1到10:1之间的磁性齿轮与传统的径向磁场无刷电机组成的电机系统，转矩密度可以达到40–60Nm/L。图1.1同轴磁场调制磁齿轮图Fig1.1Sectionviewofacoaxialmagneticgear.有学者进一步将磁齿轮和常规永磁电机在电机内部直接复合，制成磁齿轮复合电机香港大学的K.T.Chau教授在2007年于磁齿轮的基础上提出了磁齿轮复合电机的拓扑结构[12]，如图1.2所示，并研究了其在风力发电方面的应用[13]，样机验证了电机的低速大转矩特性。图1.2外转子永磁无刷磁齿轮电机拓扑图[12]IEEE2007Fig1.2Magnetic-gearedouter-rotorpermanentmagnetbrushlessmachine[12]IEEE2007.
第1章绪论3与早期的外置磁齿轮不同，磁齿轮复合电机直接将磁齿轮与传统的永磁电机内部结合。把磁齿轮的内转子与永磁电机外转子连接，复合转子内侧作为永磁无刷电机，外侧作为磁齿轮内转子，从内到外共有四部分组成：（1）内定子及电枢；（2）由永磁体-铁心-永磁体构成的过渡转子，过渡转子极对数和内定子相同，磁场同步速旋转；（3）调磁块组成的调磁环，固定在电机外壳上；（4）铁心和永磁体构成的外转子。绕组通电以后，产生同步速磁场带动过渡转子旋转，过渡转子在外侧产生的磁场经调磁环调制以后产生和外转子极对数相同的磁场从而带动外转子旋转。在这个过程里，永磁同步电机产生的转矩在磁齿轮作用下得到放大，转速降低。2008年，文献[14]提出了一种外转子磁齿轮复合电机，并研究了其控制策略。制造了一台1200W原型机，并对原型机进行试验，揭示了复合电机非常适合于低速大转矩的直接驱动场合，但是不适合用于对位置精度要求较高的场合。文献[15]提出了一种把交流绕组安装在磁齿轮调磁环的空气里的磁齿轮电机拓扑，如图1.3所示。通过将电枢绕组嵌入调制段附近的气隙中，电枢定子也可以同时用作调制定子，功率因数0.97。(a)(b)图1.3调磁环绕组磁齿轮电机[15]IEEE2012Fig1.3Integratedmagneticgearedmachinewithsandwichedarmaturestator[15]IEEE2012.磁齿轮复合电机具有转矩密度高、功率因数高的优点，但是结构有两个转子，三层永磁体和三层气隙，机械加工非常复杂。学者将其结构简化，提出了游标电机和伪直驱电机的结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁游标电机的研究现状与最新进展[J]. 林鹤云,张洋,阳辉,房淑华,黄允凯. 中国电机工程学报. 2016(18)
[2]高速永磁电机设计与分析技术综述[J]. 董剑宁,黄允凯,金龙,林鹤云. 中国电机工程学报. 2014(27)
[3]磁力齿轮传动的发展概况与展望[J]. 李直腾,杨超君,郑武,蒋生发. 微电机. 2011(02)
[4]新型外转子磁齿轮复合电机的设计与研究[J]. 张东,邹国棠,江建中,包广清,蹇琳旎,王建宽. 中国电机工程学报. 2008(30)
博士论文
[1]电动汽车用永磁轮毂电机的设计研究[D]. 高鹏.天津大学 2015
本文编号：3011492
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