无铁心轴向磁通永磁同步电机电磁性能及损耗特性研究
发布时间：2021-11-03 01:43
相比于有铁心轴向磁通永磁同步电机（Axial flux permanent magnet synchronous motor,AFPMSM）,无铁心AFPMSM以其齿槽转矩小、过载能力强、效率高等特点,使其适用于轴向空间有限,同时对功率密度或转矩密度要求较高的应用场合。而定子无铁心结构也带来一些问题:一方面增加了电机等效气隙长度,使得气隙磁密降低,需要对转子结构进行合理设计;另一方面,由于磁场直接作用于绕组,涡流损耗是该类电机主要损耗之一,准确计算并抑制无铁心AFPMSM绕组涡流损耗是该类电机设计的关键。根据无铁心AFPMSM的特点,本文基于采用轮毂电机驱动技术的特种车辆应用背景,对该类电机的电磁设计、绕组涡流损耗特性和计算方法展开研究,主要研究内容包括以下几个方面:首先,研究无铁心AFPMSM定转子盘数、定转子结构和极槽配合的选取对该类电机性能的影响,选用了两定子三转子的多盘结构作为研究对象。研究绕组排布方式对内径嵌线的影响,从空间利用角度给出利兹线参数选取的一般方法,给出无铁心AFPMSM电磁设计的一般原则,结合轮毂电机的应用需求设计无铁心AFPMSM的基本电磁方案。其次,为满足电...
【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】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同定转子结构AFPMSM
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-如图1-2所示。最高功率为25kW、峰值转矩为500N·m、最高转速为1200rpm。该方案采用增加磁楔方法有效地改善了表贴式AFPMSM电感小，弱磁性能较差的问题。样机应用于通用汽车S10驱动系统中的实验结果表明，车辆在中高速低转矩时，平均效率可达85%[10]。图1-2直驱式轮毂电机实物图文献[11]中对一台牵引应用的两相波形绕组无铁心AFPMSM进行了研究。由于无铁心电机弱磁能力较差，通过改变两定子盘相对位置的方式来提高无铁心电机恒功率运行下的扩速范围，如图1-3a)所示，定子盘的旋转角用βm表示。从图1-3b)可以看出：当电机高于额定转速运行时，通过调整旋转角βm，能够减小等效磁链以保持恒功率运行，从而提高该类电机的高速运行性能，但这种方式需要对定子盘进行特殊的结构设计。a)定子盘旋转结构b)无铁心电机特性图1-3波形绕组无铁心电机定子结构与电机特性美国肯塔基大学NargesTaran等人基于商用NGMSC-M150型太阳能汽车，提出了采用两轮多盘无铁心AFPMSM驱动代替单轮有铁心AFPMSM驱动的方
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-如图1-2所示。最高功率为25kW、峰值转矩为500N·m、最高转速为1200rpm。该方案采用增加磁楔方法有效地改善了表贴式AFPMSM电感小，弱磁性能较差的问题。样机应用于通用汽车S10驱动系统中的实验结果表明，车辆在中高速低转矩时，平均效率可达85%[10]。图1-2直驱式轮毂电机实物图文献[11]中对一台牵引应用的两相波形绕组无铁心AFPMSM进行了研究。由于无铁心电机弱磁能力较差，通过改变两定子盘相对位置的方式来提高无铁心电机恒功率运行下的扩速范围，如图1-3a)所示，定子盘的旋转角用βm表示。从图1-3b)可以看出：当电机高于额定转速运行时，通过调整旋转角βm，能够减小等效磁链以保持恒功率运行，从而提高该类电机的高速运行性能，但这种方式需要对定子盘进行特殊的结构设计。a)定子盘旋转结构b)无铁心电机特性图1-3波形绕组无铁心电机定子结构与电机特性美国肯塔基大学NargesTaran等人基于商用NGMSC-M150型太阳能汽车，提出了采用两轮多盘无铁心AFPMSM驱动代替单轮有铁心AFPMSM驱动的方
【参考文献】：
期刊论文
[1]Halbach阵列盘式永磁电机的解析计算[J]. 郭保成,黄允凯,彭飞,董剑宁. 中国电机工程学报. 2019(01)
[2]定子无铁心永磁电机技术研究现状与发展[J]. 张卓然,耿伟伟,陆嘉伟. 中国电机工程学报. 2018(02)
[3]轮毂盘式无铁心永磁同步电机永磁体结构优化[J]. 刘福贵,王彦刚,赵振兴,刘慧敏,高春兰. 电子产品世界. 2017(04)
[4]轴向磁场无铁芯永磁电机绕组涡流损耗分析与计算[J]. 曹永娟,陶少卿,余莉. 东南大学学报(自然科学版). 2016(06)
[5]梯形永磁体盘式无铁心电机的设计与研究[J]. 谢颖,曲春梅. 电机与控制学报. 2016(08)
[6]磁极组合型轴向磁场无铁心永磁电机的设计与分析[J]. 曹永娟,黄允凯,金龙,胡敏强. 中国电机工程学报. 2014(06)
[7]组合磁极削弱永磁同步电动机转矩脉动方法研究[J]. 杨玉波,王秀和,朱常青. 电机与控制学报. 2013(02)
[8]一种功率型无铁芯AFPM电机绕组涡流损耗抑制方法[J]. 王小雷. 鱼雷技术. 2012(04)
[9]考虑邻近效应的高速永磁无刷电机交流损耗[J]. 邹继斌,江善林,梁维燕. 电机与控制学报. 2010(05)
[10]定子无铁心飞轮电机绕组涡流损耗分析[J]. 汤平华,漆亚梅,黄国辉,李铁才. 电工技术学报. 2010(03)
博士论文
[1]新型轴向磁场定子无铁心永磁电机关键技术研究[D]. 耿伟伟.南京航空航天大学 2018
硕士论文
[1]新型外转子Halbach阵列无铁心永磁直驱风力发电机设计分析[D]. 夏莉.上海电机学院 2018
[2]轮毂盘式无铁心永磁同步电机永磁体设计与优化[D]. 张茹.河北工业大学 2015
[3]一种新型无铁芯电枢盘式电机的设计与分析[D]. 王小雷.中国舰船研究院 2012
[4]轮毂多盘式无铁心永磁同步电动机的设计与分析[D]. 肖开銮.天津大学 2009
本文编号：3472795
【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】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同定转子结构AFPMSM
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-如图1-2所示。最高功率为25kW、峰值转矩为500N·m、最高转速为1200rpm。该方案采用增加磁楔方法有效地改善了表贴式AFPMSM电感小，弱磁性能较差的问题。样机应用于通用汽车S10驱动系统中的实验结果表明，车辆在中高速低转矩时，平均效率可达85%[10]。图1-2直驱式轮毂电机实物图文献[11]中对一台牵引应用的两相波形绕组无铁心AFPMSM进行了研究。由于无铁心电机弱磁能力较差，通过改变两定子盘相对位置的方式来提高无铁心电机恒功率运行下的扩速范围，如图1-3a)所示，定子盘的旋转角用βm表示。从图1-3b)可以看出：当电机高于额定转速运行时，通过调整旋转角βm，能够减小等效磁链以保持恒功率运行，从而提高该类电机的高速运行性能，但这种方式需要对定子盘进行特殊的结构设计。a)定子盘旋转结构b)无铁心电机特性图1-3波形绕组无铁心电机定子结构与电机特性美国肯塔基大学NargesTaran等人基于商用NGMSC-M150型太阳能汽车，提出了采用两轮多盘无铁心AFPMSM驱动代替单轮有铁心AFPMSM驱动的方
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-如图1-2所示。最高功率为25kW、峰值转矩为500N·m、最高转速为1200rpm。该方案采用增加磁楔方法有效地改善了表贴式AFPMSM电感小，弱磁性能较差的问题。样机应用于通用汽车S10驱动系统中的实验结果表明，车辆在中高速低转矩时，平均效率可达85%[10]。图1-2直驱式轮毂电机实物图文献[11]中对一台牵引应用的两相波形绕组无铁心AFPMSM进行了研究。由于无铁心电机弱磁能力较差，通过改变两定子盘相对位置的方式来提高无铁心电机恒功率运行下的扩速范围，如图1-3a)所示，定子盘的旋转角用βm表示。从图1-3b)可以看出：当电机高于额定转速运行时，通过调整旋转角βm，能够减小等效磁链以保持恒功率运行，从而提高该类电机的高速运行性能，但这种方式需要对定子盘进行特殊的结构设计。a)定子盘旋转结构b)无铁心电机特性图1-3波形绕组无铁心电机定子结构与电机特性美国肯塔基大学NargesTaran等人基于商用NGMSC-M150型太阳能汽车，提出了采用两轮多盘无铁心AFPMSM驱动代替单轮有铁心AFPMSM驱动的方
【参考文献】：
期刊论文
[1]Halbach阵列盘式永磁电机的解析计算[J]. 郭保成,黄允凯,彭飞,董剑宁. 中国电机工程学报. 2019(01)
[2]定子无铁心永磁电机技术研究现状与发展[J]. 张卓然,耿伟伟,陆嘉伟. 中国电机工程学报. 2018(02)
[3]轮毂盘式无铁心永磁同步电机永磁体结构优化[J]. 刘福贵,王彦刚,赵振兴,刘慧敏,高春兰. 电子产品世界. 2017(04)
[4]轴向磁场无铁芯永磁电机绕组涡流损耗分析与计算[J]. 曹永娟,陶少卿,余莉. 东南大学学报(自然科学版). 2016(06)
[5]梯形永磁体盘式无铁心电机的设计与研究[J]. 谢颖,曲春梅. 电机与控制学报. 2016(08)
[6]磁极组合型轴向磁场无铁心永磁电机的设计与分析[J]. 曹永娟,黄允凯,金龙,胡敏强. 中国电机工程学报. 2014(06)
[7]组合磁极削弱永磁同步电动机转矩脉动方法研究[J]. 杨玉波,王秀和,朱常青. 电机与控制学报. 2013(02)
[8]一种功率型无铁芯AFPM电机绕组涡流损耗抑制方法[J]. 王小雷. 鱼雷技术. 2012(04)
[9]考虑邻近效应的高速永磁无刷电机交流损耗[J]. 邹继斌,江善林,梁维燕. 电机与控制学报. 2010(05)
[10]定子无铁心飞轮电机绕组涡流损耗分析[J]. 汤平华,漆亚梅,黄国辉,李铁才. 电工技术学报. 2010(03)
博士论文
[1]新型轴向磁场定子无铁心永磁电机关键技术研究[D]. 耿伟伟.南京航空航天大学 2018
硕士论文
[1]新型外转子Halbach阵列无铁心永磁直驱风力发电机设计分析[D]. 夏莉.上海电机学院 2018
[2]轮毂盘式无铁心永磁同步电机永磁体设计与优化[D]. 张茹.河北工业大学 2015
[3]一种新型无铁芯电枢盘式电机的设计与分析[D]. 王小雷.中国舰船研究院 2012
[4]轮毂多盘式无铁心永磁同步电动机的设计与分析[D]. 肖开銮.天津大学 2009
本文编号：3472795
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