机械变磁通轴向磁场永磁同步电机设计与电磁特性分析

发布时间：2017-10-31 03:18

  本文关键词：机械变磁通轴向磁场永磁同步电机设计与电磁特性分析

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【摘要】：机械变磁通轴向磁场永磁同步电机(AFVFPMSM)是利用机械调整装置调节气隙磁场的一类特种电机。本文结合轴向磁场电机和机械变磁通永磁电机的优点,提出适用于机械调磁的拓扑结构,深入研究新型电机的运行机理,探究该类电机的电磁设计理论,分析电机的三维磁场分布规律,精确计算电机的电磁参数,分析电机的各项损耗特性,为该类电机应用于电动汽车和混合动力汽车驱动等领域奠定理论和技术基础。本文主要的研究内容与成果如下:1.电机结构与运行机理分析。在分析比较气隙调整式、定子错开式和转子错开式等AFVFPMSM电机的基础上,提出了一种结构简单、工作可靠和调磁能力较强的新型电机拓扑结构;根据新型电机的结构特征,设计了实现调磁功能的机械传动装置,并深入分析了电机的机械调磁机理。2.电机设计和优化。根据此类电机的固有结构特征,确定了电机的电磁设计方案,选定了电机定转子材料、永磁体材料和绕组结构,推导出此类新型电机的电磁功率方程和输出功率方程,初步确定电机结构尺寸;对电机的永磁体结构进行优化分析,得到最优尺寸参数。3.磁场有限元分析和电磁特性计算。利用Maxwell电磁场分析软件建立了新型电机的三维有限元分析模型;分别计算了电机两转子处于对齐位置和错开位置时的电机磁场分布规律;获得了电机绕组磁链、感应电动势和电感等电磁特性,并研究了该电机的调磁能力。4.电机损耗分析计算。推导了电机定子绕组铜耗、定转子铁心损耗和永磁体涡流损耗的计算公式,掌握电机损耗分布规律,利用有限元方法计算了电机铜损、铁损和永磁体涡流损耗等相关参数,并获得了不同转子位置下电机损耗的变化规律。
【关键词】：轴向磁场 机械调磁 电磁设计 仿真建模 损耗分布
【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9-16
• 1.1 课题来源及研究意义9-10
• 1.2 轴向磁场电机研究现状10-11
• 1.3 机械变磁通电机研究现状11-14
• 1.4 课题研究内容和章节安排14-16
• 1.4.1 研究内容14-15
• 1.4.2 章节安排15-16
• 第二章 AFVFPMSM电机结构与工作原理16-26
• 2.1 电机拓扑结构对比分析16-21
• 2.1.1 气隙调整式16-18
• 2.1.2 定子错开式18-19
• 2.1.3 转子错开式19-20
• 2.1.4 三种机械变磁通轴向磁场电机比较20-21
• 2.2 AFVFPMSM电机结构21-22
• 2.3 电机工作原理22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 AFVFPMSM电机设计26-42
• 3.1 电磁设计方案26-30
• 3.1.1 等效磁路法26-27
• 3.1.2 有限元法27
• 3.1.3 场路结合法27
• 3.1.4 AFVFPMSM设计方法27-30
• 3.2 电机选材30-32
• 3.2.1 定转子材料选择30
• 3.2.2 永磁材料选择30-31
• 3.2.3 定子绕组结构31-32
• 3.3 电磁设计32-37
• 3.3.1 电机磁路分析32-33
• 3.3.2 电磁负荷方程33-34
• 3.3.3 电机尺寸确定34-37
• 3.4 永磁体尺寸优化37-41
• 3.4.1 永磁体横截面变化37-38
• 3.4.2 永磁体高度变化38-40
• 3.4.3 永磁体宽度变化40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 AFVFPMSM电机电磁特性分析42-57
• 4.1 Maxwell介绍42-44
• 4.2 电机三维有限元模型44-45
• 4.3 静态磁场分布45-48
• 4.3.1 对齐位置磁场分布45-46
• 4.3.2 错开位置磁场分布46-47
• 4.3.3 气隙磁密47-48
• 4.4 绕组磁链48-50
• 4.5 空载反电势50-52
• 4.6 电感特性分析52-53
• 4.7 调磁特性53-56
• 4.8 本章小结56-57
• 第五章 AFVFPMSM电机损耗分析57-65
• 5.1 定子绕组铜耗分析57-58
• 5.2 铁心损耗分析58-61
• 5.2.1 铁心损耗的计算58-59
• 5.2.2 定转子铁损分析59-61
• 5.3 永磁体涡流损耗分析61-62
• 5.4 不同转子位置损耗分析62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 课题总结65-66
• 6.2 课题展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间的研究成果72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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3 刘细平;刁艳美;左亮平;易靓;焦海宁;;定子分割式轴向磁通切换混合励磁电机优化[J];电机与控制学报;2013年12期

4 唐任远;赵清;周挺;;稀土永磁电机正进入大发展的新时期[J];沈阳工业大学学报;2011年01期

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本文编号：1120557