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车用混合励磁爪极发电机的有限元分析和研究

作　者: 王远兵
导　师: 王群京
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 混合励磁爪极发电机有限元法能量摄动法漏磁系数
分类号: TM31
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 124次
引　用: 1次
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内容摘要

爪极发电机由于结构简单且制造成本低,因而广泛应用于汽车、航天等国民经济重要领域。普通电励磁爪极发电机有几个缺点:输出特性差、效率低和噪声大。因此有必要对爪极发电机进行改进和优化。混合励磁爪极发电机是由永磁体和励磁线圈共同产生电机磁场的一种发电机,与传统的爪极发电机相比,有高效率、低速性能好、励磁可调以及高磁通密度等优点,具有很好的研究前景和应用价值。但是,长期以来由于其结构的复杂、不规则性,磁路又呈典型的三维磁场特性,因此,目前这方面的研究尚较为缺乏。本论文对一台十二极混合励磁爪极发电机进行了分析、建模和计算,根据三维有限元的基本原理,通过电磁场数值计算软件包ANSOFT,对混合励磁爪极电机的空载及负载时的磁场进行了计算,并利用能量摄动法计算了电机各个绕组的自感和互感,最后分析了空载时电机结构参数对漏磁的影响,所得结果为这种电机的进一步研究与改进提供了参考依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-12
第一章绪论  12-18
  1.1 汽车发电机的现状及发展  12-15
  1.2 国内外对车用爪极交流发电机的研究现状  15-16
  1.3 课题研究的意义  16-17
  1.4 本文研究的主要内容  17
  本章小结  17-18
第二章电机电磁场理论基础及计算方法  18-26
  2.1 麦克斯韦方程组  18-20
    2.1.1 麦克斯韦方程组的积分形式  18-19
    2.1.2 麦克斯韦方程组的微分形式  19-20
    2.1.3 电磁场的边界条件  20
  2.2 电机电磁场的计算方法  20-25
    2.2.1 解析法  21
    2.2.2 图解法  21-22
    2.2.3 模拟法  22-23
    2.2.4 数值法  23-25
  本章小结  25-26
第三章有限元法  26-42
  3.1 概述  26-27
  3.2 变分原理  27-28
  3.3 有限元法的基本原理  28-38
    3.3.1 单元剖分  29-30
    3.3.2 单元上的插值函数  30-33
    3.3.3 变分问题的离散化与极值的求解  33-34
    3.3.4 三维磁场中的有限元法  34-38
  3.4 非线性代数方程的求解  38-41
    3.4.1 线性迭代法  39
    3.4.2 牛顿-拉斐逊法  39-41
  本章小结  41-42
第四章混合励磁爪极发电机的磁场分析与参数计算  42-58
  4.1 混合励磁爪极发电机的结构及磁路  42-44
    4.1.1 混合励磁爪极发电机的结构  42-43
    4.1.2 混合励磁爪极发电机的磁路  43-44
  4.2 混合励磁爪极发电机空载磁场分析和电感计算  44-50
    4.2.1 能量摄动法  44-47
    4.2.2 电机空载磁场分析和电感计算  47-50
  4.3 混合励磁爪极发电机负载磁场分析和电感计算  50-52
  4.4 混合励磁爪极发电机负载特性的计算  52-55
    4.4.1 电压方程  52-53
    4.4.2 计算流程  53-55
  4.5 混合励磁爪极发电机结构参数对电机漏磁影响的分析  55-57
  本章小结  57-58
第五章总结与展望  58-59
  5.1 总结  58
  5.2 进一步工作展望  58-59
参考文献  59-62
研究生阶段发表的学术论文  62-63

车用混合励磁爪极发电机的有限元分析和研究

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