多定子径轴向混合磁路永磁同步电机研究

发布时间：2020-11-01 08:10

　　 永磁电机具有结构简单、运行可靠、效率高、体积小、重量轻等一系列优点,在家用电器、工业生产、交通运输、医疗、国防等各行各业普遍应用。按照永磁体在转子上的位置可将永磁电机分为内置式和表面式两大类。由于内置式结构弱磁运行时不易退磁、d轴电感小于q轴电感、转子磁路不对称使其比表面式结构更容易进行弱磁调速。但内置式永磁同步电机恒功率调速范围不够宽且转子磁密较高漏磁较大。本文基于永磁电机现有优缺点提出了一种多定子径轴向混合磁路永磁同步电机,主要研究内容为:第一章主要介绍永磁电机国内外研究现状以及基于内置式永磁同步电机恒功率调速范围不够宽泛而提出的混合励磁电机的几种典型结构,阐述其工作原理,说明优缺点及研究现状;介绍关于内置式永磁同步电机转子磁密较高导致端部漏磁大一问题采取的措施;本章最后给出本文提出的多定子径轴向混合磁路永磁同步电机的模型。第二章主要介绍本文提出电机的结构特点、分析磁通路径、详细说明其工作原理;介绍当前弱磁调速原理,建立三维有限元模型对电机弱磁能力初步计算得出结论;第三章类比电路与电阻讲解磁路与磁阻的概念,并类比计算磁路中有较为规则几何体形状的磁阻,讲解计算较为精确的等效磁网络法,并建立电机的等效磁网络模型,利用有限元仿真软件得出电机磁力线分布并根据磁通路径详细计算路径中各个部分的磁阻数值;计算结果与有限元对比,通过有限元验证该电机减小端部漏磁从而提高磁通利用率。在第四章中,首先阐述齿槽转矩产生的机理;在一系列假设的条件下分析了定转子齿之间的磁阻变化率与齿槽转矩的关系;基于能量法推导该电机的齿槽转矩解析表达式,通过调整表达式中的某个参数值削弱齿槽转矩并利用有限元模型验证;最后分析了两个定子齿中心线之间的角度变化对齿槽转矩的影响并削弱齿槽转矩。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM341
【部分图文】：

心排列组成，两个磁势源相互独立并联形成主磁通。文献［１０］研宄了该电机的工??作原理、性能及参数计算。美国学者Ｔ．Ａ．Ｌｉｐｏ提出了轴向磁场并联磁势式??结构如图１．３所示，图中包括ＴＯＲＵＳ结构、ＫＡＭＡＮ结构和单定子／转子轴向磁??场结构等，它们的工作原理相似。??＊１－?＾??＾?；?ｒ??（ａ）?Ｓ？?ｒ?（ｂ）定：／??图１．２径向磁场并联磁势式??＿藝：??（ａ）?ＴＯＲＵＳ?Ｎ－Ｓ?结构?（ｂ）?ＴＯＲＵＳ?Ｎ－Ｎ?结构??永磁极铁心极励磁饶組－１??６：１??定子－２?定子－ｉ??（Ｃ）盘式内转子??图１．３轴向并联磁势式??国内也有大量学者研究该类型电机。上海大学的学者提出了一种径向磁场旁??路式混合励磁电机［１３］，结构如图１．４所示。该电机结构相对于盘式结构电机容易??加工制造，缺点是定子侧的励磁绕组通过导磁机壳形成电励磁磁通旁路，附加气??４??

心排列组成，两个磁势源相互独立并联形成主磁通。文献［１０］研宄了该电机的工??作原理、性能及参数计算。美国学者Ｔ．Ａ．Ｌｉｐｏ提出了轴向磁场并联磁势式??结构如图１．３所示，图中包括ＴＯＲＵＳ结构、ＫＡＭＡＮ结构和单定子／转子轴向磁??场结构等，它们的工作原理相似。??＊１－?＾??＾?；?ｒ??（ａ）?Ｓ？?ｒ?（ｂ）定：／??图１．２径向磁场并联磁势式??＿藝：??（ａ）?ＴＯＲＵＳ?Ｎ－Ｓ?结构?（ｂ）?ＴＯＲＵＳ?Ｎ－Ｎ?结构??永磁极铁心极励磁饶組－１??６：１??定子－２?定子－ｉ??（Ｃ）盘式内转子??图１．３轴向并联磁势式??国内也有大量学者研究该类型电机。上海大学的学者提出了一种径向磁场旁??路式混合励磁电机［１３］，结构如图１．４所示。该电机结构相对于盘式结构电机容易??加工制造，缺点是定子侧的励磁绕组通过导磁机壳形成电励磁磁通旁路，附加气??４??

?隙大，磁阻大影响励磁效率。东南大学学者们在永磁双凸极电机的基础上提出了??一种混合励磁电机［１４］［１５］，结构如图１．５所示，该结构中永磁体与励磁绕组之间有??导磁桥，增加电励磁效率，同时电机保留了双凸极电机的优点，结构简单、功率??密度高，系统可靠性高。??１一端盖；２—励磁绕组；３—转子扼部；４一转轴；５—铁心极；??６—永磁极；７—定子绕组；８—定子铁心；９一机壳。??图１．４旁路式混合励磁电机??图１．５混合励磁双凸极电机??文献［１６］提出的结构模型如图１．６所示，阐述该电机的结构与运行原理并建??立双向励磁下等效磁路模型，用磁路法和有限元法对样机计算分析与对比，所得??结果为电机的优化与性能全面研究奠定基础。文献［１７］研究了电机永磁部分和电??励磁部分之间的耦合特性并用３Ｄ模型验证，得出了不同励磁电流下的漏磁分布??特点。文献［１８］提出一种新型切向／径向磁路并联混合励磁同步电机并介绍原理与??特点，用磁路法研究电励磁磁势对永磁体工作点的影响。文献［１９］将混合励磁同??步电机磁路等效为３种二维磁路电机轴向并列叠加，推导其数学模型及电感表达??式。文献［２０］讨论了混合励磁同步电机的变频交
【参考文献】

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本文编号：2865259