双六相横向磁通永磁电机系统研究

发布时间：2019-11-08 03:50

【摘要】：横向磁通永磁电机（Transverse FluxPermanent-magnet Motor，TFPM）作为一种新型特种电机，具有高转矩密度、磁路解耦、结构模块化等优点，以低速条件下转矩密度大的优异性能成为电机界研究的热点。但漏磁大、功率因数低、结构复杂和转矩脉动大等缺点成为限制其发展的瓶颈，严重阻碍横向磁通永磁电机在实际工程中的广泛应用。 本文在研究国内外已有横向磁场永磁电机的基础上，提出一种具有盘式特征的新型双六相横向磁通永磁电机，针对其磁路模型、样机结构、三维电磁场和控制方案进行认真分析，并在搭建实验平台基础上进行样机运行控制实验。本文以提出的一种可作为电动车直驱式轮毂电机的新型电机为对象展开相关研究，主要研究内容及创新点有以下几个方面。 （1）在横向磁通电机数学模型和永磁同步电机数学模型研究基础上，结合多相电机建模方法分析新型双六相横向磁通永磁电机的磁通磁路，采用磁路等效法，对新型电机的永磁体、切向极间漏磁、径向极间漏磁和定子绕组及电机整体等进行数学建模；并给出功率因数计算方法，对导致TFPM功率因数低的原因以及改善方法进行研究，该理论研究为样机结构设计和控制算法设计起到了很好的铺垫作用。 （2）根据现有TFPM和轴向、径向电机拓扑结构性能特点，提出一种可用于电动车直驱式轮毂的新型双六相横向磁通永磁电机拓扑结构，主要由四个定子单元和两个转子单元构成，同时具有盘式特征和轴向组合特征。在三维机械设计软件中对新型电机的定子单元和转子单元等主要结构进行设计，并提出了一种转矩最大化为目标的主要结构参数设计方法，优化了常规电机的设计思路。针对新型电机定子结构特征，给出了主感抗、齿顶漏感抗和谐波漏感抗计算，为深入研究新型电机的结构性能奠定了基础。 （3）采用三维电磁场有限元分析软件对新型电机结构性能和电磁性能进行分析，主要研究了造成横向磁通电机功率因数低的漏磁系数影响因素和齿槽转矩的影响因素，分析了气隙长度、定子铁芯厚度和永磁体尺寸对电机空载漏磁系数的影响，及定子错开角度、气隙长度和导磁条等因素对齿槽转矩的影响，，为减少电机漏磁和抑制转矩脉动提供理论指导依据。同时，对新型电机的电磁场分布和电磁转矩进行仿真，验证结构设计的可行性与合理性。 （4）选择普适性很强的直接转矩控制和空间电压矢量相结合作为控制方案进行深入研究，分析了从控制角度抑制转矩脉动方法，针对直接转矩控制的六扇区、十二扇区定子磁链细分法分析，提出了十八扇区定子磁链细分法和占空比算法相结合的改进型空间电压矢量直接转矩控制方法；对比分析了各控制方法的性能，所提出的控制方案有效地抑制了转矩脉动，适宜在控制算法要求简单的工程应用中得到推广。 （5）构建样机系统实验平台，对样机的空载反电动势、静态转矩和空载运行特性等进行研究，验证新型双六相横向磁通永磁电机的数学建模、结构设计、有限元分析和控制方案选取的合理性，并对改进型控制算法进行样机控制实验分析。通过实验验证了本文所提出的新型双六相电机结构设计合理性，以及控制算法选择正确性。研究成果丰富了电动车直驱式轮毂电机的拓扑结构，对横向磁通电机减小漏磁和抑制转矩脉动具有一定的理论意义与应用价值。
【图文】：

电动车轮毂模型

文献[45]对比研究了径向磁通电机和横个方面的性能，认为横向磁通电机在工作性[46]采用模糊控制方法实现对电动车的远程传感器的矢量控制方式。瑞典皇家技术学院易于加工，但其线圈安装工艺性较差,如图
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM351

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 陶果;邱阿瑞;李大雷;;新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机[J];清华大学学报(自然科学版);2007年10期

2 陈谢杰;王秀和;刘哲民;陈丽香;唐任远;;横向磁通永磁电机的三维电磁场分析[J];沈阳工业大学学报;2007年01期

相关博士学位论文 前1条

1 李洪凤;Halbach阵列永磁球形电动机三维磁场分析[D];天津大学;2008年

本文编号：2557642