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新型混合励磁开关磁阻电机的基础研究

作　者: 嵇恒
导　师: 李立毅
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 开关磁阻电机混合励磁转矩脉动有限元分析数学模型
分类号: TM352
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

由于开关磁阻电机具有结构简单、坚固、起动转矩大等优点,使其成为交流电机驱动系统、直流电机驱动系统及无刷直流电机驱动系统的有力竞争者。本文在传统开关磁阻电机的基础上,将传统开关磁阻电机与高性能的稀土永磁材料相结合,提出一种新型混合励磁开关磁阻电机方案。论文首先介绍该课题研究的背景和意义,分析开关磁阻电机的优缺点,并探索开关磁阻电机未来的研究方向。介绍在传统开关磁阻电机的基础上引入高性能永磁体材料的新型混合励磁开关磁阻电机的几种结构形式。针对新型的电机进行总结,并对各自的优缺点进行比较。论文针对如何提高开关磁阻电机输出电磁转矩和效率的问题,提出一种新型混合励磁开关磁阻电机的结构。建立该新型混合励磁开关磁阻电机的数学模型,研究二种建立该新型混合励磁开关磁阻电机的非线性数学模型的方法,为电机的仿真计算奠定基础。基于开关磁阻电机的数学模型,研究新型混合励磁开关磁阻电机的工作原理。利用等效磁网络图解法对电机的永磁磁阻转矩进行理论分析,研究励磁电流、永磁体、电机参数对其大小的影响规律。应用二维电磁场有限元法对新型混合励磁开关磁阻电机进行设计及优化,包括定转子极弧、定子轭高、转子外径及其永磁体的设计优化,总结出电机设计和优化的规律。同时分析电励磁在混合励磁中的作用。本文最后将新型混合励磁开关磁阻电机与传统电机进行比较。通过对比分析得出新型混合励磁开关磁阻电机在大电流场合下具有高功率密度、大转矩输出等显著特点,并通过传统样机的测试和仿真对比来验证该方案的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-18
  1.1 课题研究的背景和意义  8
  1.2 开关磁阻电机发展概况  8-12
    1.2.1 开关磁阻电机的特点  10-11
    1.2.2 开关磁阻电机将来的研究方向  11-12
  1.3 混合励磁开关磁阻电机概况  12-16
  1.4 本课题研究内容  16-18
第2章新型混合励磁开关磁阻电机数学模型的研究  18-30
  2.1 引言  18
  2.2 新型混合励磁开关磁阻电机的结构  18-19
  2.3 新型混合励磁开关磁阻电机数学模型的建立  19-22
    2.3.1 磁路及电路基本方程的分析  19-20
    2.3.2 机械方程的分析  20-21
    2.3.3 机电联系方程的分析  21-22
  2.4 新型混合励磁开关磁阻电机非线性数学模型的研究  22-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章新型混合励磁开关磁阻电机工作特性的研究  30-39
  3.1 引言  30
  3.2 新型混合励磁开关磁阻电机的工作原理  30-32
  3.3 新型混合励磁开关磁阻电机的永磁磁阻转矩特性分析  32-38
    3.3.1 励磁电流的影响  35-36
    3.3.2 永磁体对永磁磁阻转矩的影响  36-37
    3.3.3 电机参数的影响  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章新型混合励磁开关磁阻电机参数的设计及优化  39-51
  4.1 引言  39
  4.2 混合励磁开关磁阻电机的有限元分析  39-40
  4.3 传统开关磁阻电机的设计  40
  4.4 电机极弧的设计及其优化  40-42
    4.4.1 极弧确定的必要条件  40-41
    4.4.2 极弧对电机性能的影响分析  41-42
  4.5 定子轭高的设计及其优化  42
  4.6 转子外径的设计及其优化  42-44
  4.7 永磁体的设计及其优化  44-48
    4.7.1 永磁体宽度对电机的影响及其优化  44-46
    4.7.2 永磁体厚度对电机的影响及其优化  46-48
  4.8 永磁体在径向方向的位置对电机性能的影响  48-49
  4.9 电励磁在混合励磁中的作用  49
  4.10 本章小结  49-51
第5章新型混合励磁SRM与传统SRM性能比较分析  51-58
  5.1 引言  51
  5.2 电机绕组的电感的比较分析  51-53
  5.3 电机磁共能的比较分析  53-54
  5.4 电机利用系数的比较分析  54-55
  5.5 12/8 开关磁阻电机的试验测试  55-56
  5.6 本章小结  56-58
结论  58-59
参考文献  59-62
攻读学位期间发表的学术论文  62-64
致谢  64

新型混合励磁开关磁阻电机的基础研究

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