少磁型混合励磁无刷同步发电机的研究

发布时间：2024-02-14 18:34

　　永磁电机具有体积小、功率密度高、结构灵活等优点,随着经济发展,永磁电机的应用范围日益广泛。由于永磁电机一般采用高性能钕铁硼材料作为磁势源,成本较高,因此少磁型的交替极永磁电机对降低电机成本具有重要意义。交替极永磁电机的采用铁磁材料代替部分永磁体,铁磁极的磁性由相邻永磁体磁化形成,有效减少了电机中稀土永磁材料的用量。此外永磁电机还存在气隙磁场难以调节的缺陷,由此基于电机本体设计的混合励磁电机应运而生。混合励磁电机中通常包括永磁体与电励磁两种磁势源,能够充分结合永磁电机高效率与电励磁电机灵活调磁的优点,且结构设计多变。然而目前许多混合励磁方案还存在如串联式结构磁阻大、有刷励磁可靠性不高、结构复杂或者电机材料利用率不足的问题。为在降低电机成本、改善电机调磁性能的同时保证电机的可靠性、减少电机维护的工作量,本文提出少磁型混合励磁无刷同步发电机的拓扑结构。该电机采用交替极转子结构,有效减少了永磁体用量;采用基于倍极感应的无刷电励磁方式,结构简单,大大提高了电机的可靠性。电励磁磁势与永磁磁势属于并联结构,使得电机具有良好的调磁性能。本文主要研究内容如下:(1)少磁型混合励磁无刷同步发电机的结构设计...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外相关内容研究现状
        1.2.1 少磁型永磁电机
        1.2.2 混合励磁同步电机
    1.3 本文主要内容
第2章 少磁型混合励磁无刷同步发电机的结构设计
    2.1 引言
    2.2 少磁型混合励磁无刷同步发电机的结构分析
        2.2.1 少磁型框架的选择
        2.2.2 电励磁方式的选择
        2.2.3 少磁型混合励磁无刷同步发电机的拓扑与调磁分析
    2.3 少磁型混合励磁无刷同步发电机主要结构参数
        2.3.1 额定参数
        2.3.2 定转子结构及绕组设计
    2.4 本章小结
第3章 少磁型混合励磁无刷同步发电机的等效磁路分析
    3.1 引言
    3.2 单一永磁体励磁时的等效磁路模型分析
        3.2.1 仅永磁励磁时的磁路模型
        3.2.2 各部分磁阻的计算
        3.2.3 仅永磁体励磁时等效磁路结果分析
    3.3 永磁体与电励磁混合励磁时的等效磁路模型
        3.3.1 等效磁路求解
        3.3.2 混合励磁时结果分析
    3.4 等效磁路法与有限元法结果比较
    3.5 本章小结
第4章 少磁型混合励磁无刷同步发电机的有限元分析
    4.1 引言
    4.2 电机有限元模型的建立
        4.2.1 边界条件分析
        4.2.2 外电路设置
    4.3 电机的空载特性分析
        4.3.1 电机的空载磁场分析
        4.3.2 电机的空载输出分析
    4.4 基于不等气隙设计的电机优化
        4.4.1 铁磁极处气隙长度设计
        4.4.2 永磁极处气隙长度设计
    4.5 优化后电机工作特性分析
        4.5.1 空载分析
        4.5.2 负载分析
        4.5.3 调节特性分析
    4.6 本章小结
第5章 少磁型混合励磁无刷同步发电机的样机试验
    5.1 引言
    5.2 样机制作与安装
        5.2.1 样机参数
        5.2.2 试验前准备
        5.2.3 样机实验平台搭建
    5.3 样机试验
        5.3.1 空载试验
        5.3.2 负载试验
        5.3.3 调节特性试验
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文主要研究工作总结
    6.2 不足与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3898417