绕组分离式混合励磁双凸极发电机的研究
发布时间：2021-06-06 03:16
当今社会混合动力汽车具有良好的发展前景,并且该类型的汽车正朝着高效、清洁的方向快速发展。为满足目前车载电器的用电需求以及在宽速范围内实现输出恒定电压的要求,本文提出了一种新型并联磁路结构的双凸极发电机,结构的设计难点在于并联磁路结构的设计,结构的新颖之处在于将永磁体放置在定子槽内通过硅钢片连接到定子齿上,而且转子结构采用简单的凸极结构,适用于高速和高温运行。通过给定的技术指标,按照设计流程设计了一台1k W的绕组分离式混合励磁双凸极发电机（Hybrid excitation double salient generator with separate windings,HEDSGSW）。首先,本文回顾了车用发电机的发展历程,对比了几款车用发电机的优劣势,并总结了国内外对于混合励磁电机的研究现状,提出新型并联磁路结构双凸极发电机方案。基于磁路模型,对该电机的磁路特点、工作原理、发电方式进行了分析,并基于磁动势—气隙比磁导的方法对空载反电动势进行了解析计算。其次,研究电机运行特性,对电压调整率的影响因素进行了深入的分析,通过改变电机轴向长度、气隙长度、电枢绕组匝数等参数,得到电机交直轴电枢...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
爪极电机拓扑结构
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-8-电枢绕组永磁体(a)拓扑结构(b)定子冲片(c)转子冲片图1-9谢菲尔德大学的磁通切换永磁电机2015年东南大学的花为教授针对上述电机进行了大量的研究，提出了混合励磁的E形磁通切换电机，其拓扑结构如图1-10(a)所示，其中图1-10(b)、1-10(c)分别为定子及转子冲片图，在E形铁心中，励磁绕组位于没有电枢绕组的间隔齿上，从而同时提供了相与相之间的物理隔离以及磁隔离。该电机不仅具有传统结构的低转矩波动、高转矩密度以及高容错能力等优点，在每个E形齿的中间齿上绕上励磁绕组，从而调节气隙磁场，通过施加正向磁场电流，可以减小出错后的电枢绕组电流，同时保持转矩输出[31]。永磁体励磁绕组电枢绕组(a)拓扑结构
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-9-(b)定子冲片(c)转子冲片图1-10东南大学的混合励磁电机结构文献[32]提出了一种磁通反向电机的混合励磁结构，其拓扑结构如图1-11所示。与传统的永磁体贴满定子齿的结构不同，该电机是在定子齿两侧开槽，来放置永磁体，此时电机的定子齿上并没有贴满永磁体，而是在定子齿中心留有磁桥结构，磁桥的存在有利于励磁绕组磁通的通过，每个齿上的永磁体充磁方向相同，相邻齿上永磁体充磁方向相反，这在一定程度上也可以减小漏磁，提高了电机效率，而且每隔一个齿上放置一个励磁绕组，降低了材料的用量，节约了成本。通过研究参数对转矩和功率因数的影响，发现最大转矩的最佳转子槽数与传统磁通反向电机不同，当励磁绕组的安培匝数与交流电枢绕组的安培匝数相同时，转矩达到最大值。此外，极弧系数对励磁绕组的增磁和去磁能力有显著影响，当同时考虑转矩密度和功率因数时，无法同时获得其最佳值，因此应在两种性能之间做出折衷，通过将混合励磁磁通反向电机的转矩—速度包络与其单独的永磁体励磁电机进行比较，发现混合励磁可以提高低速过载转矩密度和高速磁通削弱能力。励磁绕组电枢绕组永磁体图1-11华中科技大学混合励磁电机结构英国谢菲尔德大学的诸自强教授提出了并联磁路的双凸极结构如图1-12所示。该结构将永磁体放在定子齿之间，当励磁绕组不通电时，永磁体产生的磁通通过定子齿、定子轭和永磁体形成闭合回路；当励磁绕组通电时，永磁体产生的磁通一部分通过定子齿、定子轭和永磁体形成回路，一部分通过定转子齿、气隙
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车产业发展趋势展望与对策[J]. 张厚明,赫荣亮,周禛. 中国国情国力. 2019(06)
[2]新型直爪混合励磁爪极电机设计与研究[J]. 杜飞,姚舜才,安坤,王鑫. 机电工程. 2019(05)
[3]基于有限元法的无刷交流励磁机空载特性分析及额定励磁电流计算[J]. 姚维康,徐余法,黄厚佳,闫鑫洋. 电机与控制应用. 2019(03)
[4]电动车、电动车用电源及其发展战略[J]. 雷惊雷,张占军,吴立人,潘国宏,黄少卿,杨迈之,蔡生民. 电动自行车. 2018(09)
[5]基于Ansoft汽车爪极发电机电磁分析与设计[J]. 苑新博,林珍. 电气开关. 2017(06)
[6]增程式电动汽车永磁同步发电机设计与改进[J]. 王晓远,吕海英. 微特电机. 2016(12)
[7]大功率永磁同步发电机低电压调整率研究[J]. 李虎如,兰志勇,廖克亮,魏雪环,陈麟红. 计算技术与自动化. 2016(04)
[8]新型爪极发电机的电磁分析[J]. 李卫民,马平平. 微特电机. 2016(03)
[9]基波电枢磁动势对转子齿谐波电动势的影响[J]. 夏永洪,龚文军,黄劭刚,杨玉文,黄新. 中国电机工程学报. 2015(09)
[10]汽车发电机极弧系数对转子涡流损耗的影响[J]. 魏琼,鲍晓华,李佳庆,杨帆. 微特电机. 2015(03)
博士论文
[1]磁通反向电机的理论分析及拓扑研究[D]. 高玉婷.华中科技大学 2017
[2]永磁同步电机铁心损耗与暂态温度场研究[D]. 张洪亮.哈尔滨工业大学 2010
[3]混合励磁双凸极电机基本性能研究[D]. 秦海鸿.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]基于耦合场的永磁伺服电机温升计算研究[D]. 宋聪.沈阳工业大学 2018
[2]双交错混合励磁电机等效磁路及轭部厚度对调磁能力的影响[D]. 王一丁.郑州轻工业学院 2018
[3]并列式混合励磁电机电动特性及控制技术研究[D]. 缪周.南京航空航天大学 2018
[4]转子磁分路混合励磁驱动电机优化设计与研究[D]. 张晓祥.南京航空航天大学 2017
[5]变速运行双凸极发电机电磁特性分析与损耗研究[D]. 王瑜.南京航空航天大学 2016
[6]汽车发电机爪极转子的涡流损耗计算分析及其性能优化[D]. 魏琼.合肥工业大学 2015
[7]车用混合励磁爪极电机设计与优化[D]. 孟恒.沈阳工业大学 2015
[8]并联式混合励磁无刷爪极发电机的研究[D]. 朱丽莎.山东大学 2014
[9]电动汽车增程器用永磁同步发电机的设计研究[D]. 郑怡.天津大学 2014
[10]永磁同步发电机及在混合动力汽车中的应用研究[D]. 赵晨光.广东工业大学 2013
本文编号：3213484
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
爪极电机拓扑结构
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-8-电枢绕组永磁体(a)拓扑结构(b)定子冲片(c)转子冲片图1-9谢菲尔德大学的磁通切换永磁电机2015年东南大学的花为教授针对上述电机进行了大量的研究，提出了混合励磁的E形磁通切换电机，其拓扑结构如图1-10(a)所示，其中图1-10(b)、1-10(c)分别为定子及转子冲片图，在E形铁心中，励磁绕组位于没有电枢绕组的间隔齿上，从而同时提供了相与相之间的物理隔离以及磁隔离。该电机不仅具有传统结构的低转矩波动、高转矩密度以及高容错能力等优点，在每个E形齿的中间齿上绕上励磁绕组，从而调节气隙磁场，通过施加正向磁场电流，可以减小出错后的电枢绕组电流，同时保持转矩输出[31]。永磁体励磁绕组电枢绕组(a)拓扑结构
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-9-(b)定子冲片(c)转子冲片图1-10东南大学的混合励磁电机结构文献[32]提出了一种磁通反向电机的混合励磁结构，其拓扑结构如图1-11所示。与传统的永磁体贴满定子齿的结构不同，该电机是在定子齿两侧开槽，来放置永磁体，此时电机的定子齿上并没有贴满永磁体，而是在定子齿中心留有磁桥结构，磁桥的存在有利于励磁绕组磁通的通过，每个齿上的永磁体充磁方向相同，相邻齿上永磁体充磁方向相反，这在一定程度上也可以减小漏磁，提高了电机效率，而且每隔一个齿上放置一个励磁绕组，降低了材料的用量，节约了成本。通过研究参数对转矩和功率因数的影响，发现最大转矩的最佳转子槽数与传统磁通反向电机不同，当励磁绕组的安培匝数与交流电枢绕组的安培匝数相同时，转矩达到最大值。此外，极弧系数对励磁绕组的增磁和去磁能力有显著影响，当同时考虑转矩密度和功率因数时，无法同时获得其最佳值，因此应在两种性能之间做出折衷，通过将混合励磁磁通反向电机的转矩—速度包络与其单独的永磁体励磁电机进行比较，发现混合励磁可以提高低速过载转矩密度和高速磁通削弱能力。励磁绕组电枢绕组永磁体图1-11华中科技大学混合励磁电机结构英国谢菲尔德大学的诸自强教授提出了并联磁路的双凸极结构如图1-12所示。该结构将永磁体放在定子齿之间，当励磁绕组不通电时，永磁体产生的磁通通过定子齿、定子轭和永磁体形成闭合回路；当励磁绕组通电时，永磁体产生的磁通一部分通过定子齿、定子轭和永磁体形成回路，一部分通过定转子齿、气隙
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车产业发展趋势展望与对策[J]. 张厚明,赫荣亮,周禛. 中国国情国力. 2019(06)
[2]新型直爪混合励磁爪极电机设计与研究[J]. 杜飞,姚舜才,安坤,王鑫. 机电工程. 2019(05)
[3]基于有限元法的无刷交流励磁机空载特性分析及额定励磁电流计算[J]. 姚维康,徐余法,黄厚佳,闫鑫洋. 电机与控制应用. 2019(03)
[4]电动车、电动车用电源及其发展战略[J]. 雷惊雷,张占军,吴立人,潘国宏,黄少卿,杨迈之,蔡生民. 电动自行车. 2018(09)
[5]基于Ansoft汽车爪极发电机电磁分析与设计[J]. 苑新博,林珍. 电气开关. 2017(06)
[6]增程式电动汽车永磁同步发电机设计与改进[J]. 王晓远,吕海英. 微特电机. 2016(12)
[7]大功率永磁同步发电机低电压调整率研究[J]. 李虎如,兰志勇,廖克亮,魏雪环,陈麟红. 计算技术与自动化. 2016(04)
[8]新型爪极发电机的电磁分析[J]. 李卫民,马平平. 微特电机. 2016(03)
[9]基波电枢磁动势对转子齿谐波电动势的影响[J]. 夏永洪,龚文军,黄劭刚,杨玉文,黄新. 中国电机工程学报. 2015(09)
[10]汽车发电机极弧系数对转子涡流损耗的影响[J]. 魏琼,鲍晓华,李佳庆,杨帆. 微特电机. 2015(03)
博士论文
[1]磁通反向电机的理论分析及拓扑研究[D]. 高玉婷.华中科技大学 2017
[2]永磁同步电机铁心损耗与暂态温度场研究[D]. 张洪亮.哈尔滨工业大学 2010
[3]混合励磁双凸极电机基本性能研究[D]. 秦海鸿.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]基于耦合场的永磁伺服电机温升计算研究[D]. 宋聪.沈阳工业大学 2018
[2]双交错混合励磁电机等效磁路及轭部厚度对调磁能力的影响[D]. 王一丁.郑州轻工业学院 2018
[3]并列式混合励磁电机电动特性及控制技术研究[D]. 缪周.南京航空航天大学 2018
[4]转子磁分路混合励磁驱动电机优化设计与研究[D]. 张晓祥.南京航空航天大学 2017
[5]变速运行双凸极发电机电磁特性分析与损耗研究[D]. 王瑜.南京航空航天大学 2016
[6]汽车发电机爪极转子的涡流损耗计算分析及其性能优化[D]. 魏琼.合肥工业大学 2015
[7]车用混合励磁爪极电机设计与优化[D]. 孟恒.沈阳工业大学 2015
[8]并联式混合励磁无刷爪极发电机的研究[D]. 朱丽莎.山东大学 2014
[9]电动汽车增程器用永磁同步发电机的设计研究[D]. 郑怡.天津大学 2014
[10]永磁同步发电机及在混合动力汽车中的应用研究[D]. 赵晨光.广东工业大学 2013
本文编号：3213484
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