新型机械变磁通轴向磁场永磁同步电机多物理场联合仿真与试验研究

发布时间：2017-10-20 19:39

  本文关键词：新型机械变磁通轴向磁场永磁同步电机多物理场联合仿真与试验研究

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【摘要】：机械变磁通轴向磁场永磁同步电机(MVFAFPMSM)为一类利用附加的机械调磁装置实现气隙磁场调节的新型电机。本文以MVFAFPMSM电机为研究对象,在掌握电机结构特征和运行机理的基础上,采用计算机辅助分析软件对电机进行了机械动力学、电磁场、温度场三者的联合仿真分析,并展开了样机试验验证。所取得研究成果具有重要的理论研究意义和工程应用价值。本文主要研究工作及成果如下:1.电机结构与工作机理分析。系统分析了电机的结构特点、绕组分布规律和等效磁路模型;根据机械动力学基本理论和电磁感应定律,剖析电机的工作原理和机械调磁机理。2.机械动力学仿真和弱磁能力研究。基于ADAMS虚拟样机技术,分析了机械调磁装置中凸轮角加速度和弹簧形变情况,并获取了转子间错开角度的变化规律;采用有限元方法,计算了电机在不同错开角度下的磁场分布、绕组磁链和感应电动势,获得了电机的弱磁能力,验证了机械弱磁理论的正确性。3.磁热耦合仿真。采用Ansoft Maxwell软件,建立电机的三维有限元模型,计算了电机在不同转速和负载状态下的电枢绕组铜损、铁心损耗和永磁体涡流损耗;借助ANSYS Workbench平台,以损耗为热源,建立了电机三维磁热耦合仿真模型,深入分析了电机温度场分布规律。4.样机制作与试验研究。确定电机基本参数,绘制加工图纸,制作了一台试验样机;搭建了样机测试平台,测试了感应电动势及调磁特性等基本性能,验证了电机设计和仿真分析的有效性。
【关键词】：轴向磁场 机械调磁 机械动力学 磁热耦合 试验研究
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 变磁通永磁电机研究现状10-14
• 1.2.2 ADAMS虚拟样机技术应用现状14-15
• 1.2.3 温度场分析研究现状15-16
• 1.3 课题研究内容和章节安排16-18
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 章节安排17-18
• 第二章 MVFAFPMSM电机结构与工作原理18-31
• 2.1 盘式永磁同步电机基本理论18-21
• 2.1.1 基本结构类型18-19
• 2.1.2 基本电磁关系19-21
• 2.2 电机结构21-26
• 2.2.1 轴向磁场永磁同步电机结构21-23
• 2.2.2 等效磁路模型23-25
• 2.2.3 机械调磁装置结构25-26
• 2.3 电机工作机理26-30
• 2.3.1 机械调磁装置工作机理26-27
• 2.3.2 电机工作原理27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 MVFAFPMSM电机动力学仿真与弱磁能力研究31-49
• 3.1 机械多刚体系统动力学基本理论31-36
• 3.1.1 多刚体系统动力学分析流程31-32
• 3.1.2 多刚体系统动力学方程32-33
• 3.1.3 ADAMS动力学方程与求解33-36
• 3.2 电机虚拟样机模型建立36-39
• 3.3 动力学仿真与分析39-44
• 3.3.1 凸轮角加速度40-41
• 3.3.2 弹簧形变41-42
• 3.3.3 转子间错开角度42-44
• 3.4 电机调磁能力的分析研究44-48
• 3.4.1 气隙磁密分布44-46
• 3.4.2 绕组磁链与感应电动势46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 MVFAFPMSM电机磁热耦合仿真研究49-67
• 4.1 多物理场耦合分析49-51
• 4.2 电机求解模型51-55
• 4.2.1 物理模型51-52
• 4.2.2 电磁场求解模型52
• 4.2.3 温度场求解模型52-53
• 4.2.4 材料热属性确定53-55
• 4.3 电机损耗计算分析55-61
• 4.3.1 电枢绕组铜损55-57
• 4.3.2 铁心损耗57-59
• 4.3.3 永磁体涡流损耗59-61
• 4.4 三维温度场计算分析61-66
• 4.4.1 空载状态下的温度场分布61-64
• 4.4.2 负载状态下的温度场分布64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 样机制作与试验研究67-78
• 5.1 样机参数与工程图67-72
• 5.1.1 样机基本参数67-68
• 5.1.2 CAD工程图68-72
• 5.2 样机与测试平台72-74
• 5.3 样机性能测试结果74-77
• 5.3.1 空载感应电动势74-76
• 5.3.2 机械调磁特性76-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 课题总结78-79
• 6.2 课题展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 攻读学位期间的研究成果85-86

【参考文献】

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本文编号：1068973