新型外转子近极槽永磁电机的性能分析研究

发布时间：2020-11-21 01:20

　　 永磁电机因其具有高性能,运行可靠以及微型化等优点被广泛应用于工业、军工、航天航空以及汽车等领域。外转子永磁电机由于其转子在外,定子在内,与同尺寸内转子电机相比,更易获得较大的气隙直径和转动惯量,从而获得更高的转矩密度。相近槽极配合的分数槽永磁电机具有高转矩密度和低齿槽转矩的优点。因此,本文以近极槽永磁电机为研究对象,分析了外转子结构与内转子结构的永磁电机以及不等定子齿宽对电机性能的影响。首先,分析研究了外转子近极槽永磁电机的基本方程和绕组系数。并对槽极配合原则进行了研究分析,根据推导的绕组系数公式和磁动势分析法,分析了12槽永磁电机的绕组系数和磁动势,并找到了与其相配的极对数为5、7时比较合适。其次,对外转子永磁电机的尺寸,定子槽型,永磁体,转子结构及极弧系数等参数进行初步设计,建立了12槽10极外转子永磁电机有限元模型,设计并建立了4种内、外转子永磁电机模型进行对比分析,分别为外转子等齿宽电机,外转子不等齿宽电机,内转子等齿宽电机和内转子不等齿宽电机。分析比较了四种电机的电磁性能得出12槽10极外转子不等定子齿宽永磁电机的性能最佳。最后,针对近极槽外转子永磁电机磁路易饱和的局限性,分析了隔齿绕组近极槽外转子永磁电机的磁场分布与齿磁密特点,得出采用不等齿宽结构可以通过降低电枢齿的局部齿饱和提高电机的转矩输出能力。以性能较好的12槽10极外转子永磁电机为例设计了五种不同定子齿宽方案进行仿真验证。并从绕组系数和齿局部饱和两方面分析了不等齿提高电机转矩密度的原因。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM351
【部分图文】：

（a）内转子电机剖面图 （b）外转子电机剖面图图 1-1 内转子和外转子永磁电机结构示意图综合以上性能特点分析，拟选择外转子永磁电机作为研究重点。外转子永磁电机的应用领域主要为家用电器，汽车电气传动，数控机床域。在机器人，特种设备，航天航空等对重量体积要求严格的领域也有较多用。目前国内外学者对外转子永磁电机的研究越来越多，国外一般采用外径的 2,4 和 6 极外转子电机，广泛应用于抽油烟机，仪表和换气扇等电器中[可应用于风机中，图 1-2 为外转子风机实物图。目前，外转子永磁电机因其性能推广应用到电动汽车中，实现高效节能，低噪声和微型化驱动。201国首辆 18 米纯电动客车在北京长安街 57 路公交运营线路上投入运行，该款源电动车采用的就是外转子结构的永磁电机[17]。

图 1-2 外转子风机磁电机的研究现状步事关国民经济和国防建设事业的发展度，高功率密度以及高工作效率的电机研究中，由于近极槽永磁电机在相同条更高的效率。同时其兼具绕组端部短，。因此在对近极槽永磁电机的研究中，投入了大量的人力物力，并取得了一定数搭配是电机获得良好性能的前提。近构及工作原理进行深入研究，得出了近规则。文献[18-19]归纳了三相永磁电机律，并进一步拓展了电机的槽极配合表极配合，并提出将整数槽电机替换为近文献[21-22]指出绕组系数是衡量电机性

华北电力大学硕士学位论文设计了不同功率等级的永磁电机，分别为 7.5kW、18.5kW 及 55 kW 的永磁电。哈尔滨工业大学吴世华设计了峰值功率为 12kW，额定转速下转矩最高 235·m 的外转子结构永磁电机，其额定运行效率为 91.4%，如图 1-3 所示[47]。
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本文编号：2892298