新型混合励磁同步电机的设计与分析

发布时间：2022-10-24 20:07

　　交通电气化已经进入高速发展阶段,对电机系统的轻量化、安全性和效率提出了更高要求。传统永磁电机具有高效高功率密度的优点,但磁通难以调节,存在弱磁调速困难和故障灭磁困难等难题。电励磁同步电机控制简单,可以通过控制励磁电流的大小改变气隙磁场,实现电机调速的目的,但功率密度和效率较低。混合励磁同步电机可以综合永磁电机和电励磁同步电机的优点,具有相对较好的电磁性能和弱磁调速能力。但是,传统的混合励磁同步电机在设计中往往采用转子凸极中心对称放置的永磁体结构,使得电机的励磁转矩和磁阻转矩的最大值在不同的电流相位角处叠加,导致转矩成分不能被充分利用。基于此,本文通过充分分析传统电励磁同步电机和传统混合励磁同步电机的结构特点和转矩特性,以励磁转矩和磁阻转矩能够在相同电流相位角处达到最大值为目标,提出一种具有非对称转子结构的新型混合励磁同步电机,不仅提升了电磁转矩,而且降低转矩脉动。具体研究工作如下:（1）为突出新型混合励磁同步电机的优点,本文采用定量对比研究方法,在电励磁同步电机设计的基础上,设计了传统混合励磁同步电机和新型混合励磁同步电机。通过有限元方法,对三种电机模型的转矩特性进行了分析,验证了提出... 

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 混合励磁电机及其控制系统研究现状
        1.2.1 混合励磁电机
        1.2.2 混合励磁电机的控制策略
    1.3 本文主要研究内容
第2章 新型混合励磁同步电机的拓扑结构与原理
    2.1 引言
    2.2 传统电机分析
        2.2.1 电励磁同步电机分析
        2.2.2 传统混合励磁同步电机分析
    2.3 新型混合励磁同步电机
        2.3.1 新型混合励磁同步电机的基本结构
        2.3.2 新型混合励磁同步电机的磁路特点及工作原理
        2.3.3 新型混合励磁同步电机的数学模型
    2.4 有限元分析结果
        2.4.1 磁通密度分布和反电动势
        2.4.2 转矩特性对比
    2.5 本章小结
第3章 新型混合励磁同步电机的结构优化
    3.1 引言
    3.2 极槽配合优化
        3.2.1 不同极槽配合的电机模型
        3.2.2 转矩特性分析
        3.2.3 空载反电动势分析
        3.2.4 电磁转矩及转矩脉动分析
    3.3 转子优化
        3.3.1 励磁绕组优化
        3.3.2 转子形状优化
    3.4 永磁体定位及尺寸优化
        3.4.1 永磁体定位优化
        3.4.2 永磁体尺寸优化
    3.5 优化前后性能对比
        3.5.1 优化后的电机参数
        3.5.2 空载特性对比
        3.5.3 转矩及转矩特性对比
    3.6 本章小结
第4章 新型混合励磁同步电机性能分析
    4.1 引言
    4.2 磁通密度和磁场分布
        4.2.1 永磁体、电励磁单独作用下的磁通密度分析
        4.2.2 不同工况下的磁通密度分析
        4.2.3 气隙磁密分析
    4.3 调速特性
        4.3.1 控制策略
        4.3.2 励磁电流弱磁调速
    4.4 电机损耗
        4.4.1 铁损的计算方法
        4.4.2 定转子铁损的频率特征
        4.4.3 电机铜耗的分析
    4.5 退磁分析
    4.6 本章小结
第5章 新型混合励磁同步电机的电磁振动特性分析
    5.1 引言
    5.2 研究方法
    5.3 电磁力分析
        5.3.1 空载时径向电磁力波分析
        5.3.2 负载时径向电磁力波分析
        5.3.3 不同工况下径向电磁力空间阶数
        5.3.4 不同工况下径向电磁力时间频率
    5.4 模态分析
        5.4.1 电机模态分析原理
        5.4.2 建立定子模型
        5.4.3 模态分析结果
    5.5 电机振动
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 课题展望
参考文献
致谢
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]混合励磁同步电动机调速性能分析[J]. 夏永洪,蒋华胜,仪轩杏,黄劭刚,张景明.  电机与控制学报. 2019(11)
[2]永磁同步电机转子退磁问题分析[J]. 吴进,张干.  汽车零部件. 2019(07)
[3]汽车混合励磁发电机的开发[J]. 张学义,杜钦君,马世伦,徐进彬,耿慧慧.  汽车工程. 2017(07)
[4]高速混合励磁发电机的结构及调压性能[J]. 林楠,王东,魏锟,程思为,易新强.  电工技术学报. 2016(07)
[5]中国工业电机系统节能现状与展望[J]. 董振斌,刘憬奇.  电力需求侧管理. 2016(02)
[6]《中国制造2025》:我国电机行业发展现状分析与发展方向[J]. 王琨.  电器工业. 2015(10)
[7]混合励磁同步电机及其控制技术综述和新进展[J]. 赵纪龙,林明耀,付兴贺,黄允凯,徐妲.  中国电机工程学报. 2014(33)
[8]混合励磁同步电机铜耗最小化弱磁调速控制研究[J]. 林鹤云,黄明明,陆婋泉,房淑华,黄允凯.  中国电机工程学报. 2014(06)
[9]自起动永磁同步电动机非正常运行工况下退磁磁场分析[J]. 卢伟甫,赵海森,罗应立.  电机与控制学报. 2013(07)
[10]永磁-感应子式混合励磁发电机三维暂态温度场的计算与分析[J]. 付兴贺,林明耀,徐妲,房淑华.  电工技术学报. 2013(03)

博士论文
[1]新型混合励磁同步电机特性研究[D]. 张卓然.南京航空航天大学 2009



本文编号：3697138