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磁通反向永磁电机的研究

作　者: 赵振卫
导　师: 李光友
学　校: 山东大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 磁通反向电机 电磁转矩 齿槽转矩 有限元法 永磁电机
分类号: TM351
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


磁通反向电机是一种新型的双凸极永磁电机。现阶段对磁通反向电机的研究还不算全面,在结构和性能上还存在诸多不足,这都限制着磁通反向电机的进一步发展,其中齿槽转矩过大就是令人比较关注的问题之一。现有的研究成果虽能较好的削弱齿槽转矩,但是这些方法仍然有一定的缺陷,很难在生产中得到实际应用。本文主要论述了削弱磁通反向电机齿槽转矩的方法,研究了削弱齿槽转矩对电磁转矩产生的影响。在已有研究成果基础上,充分考虑磁通反向电机的特点,提出利用定子极宽窄成对加转子大小齿间隔分段削弱磁通反向电机齿槽转矩。这种方法利用齿槽转矩大小随转子极弧宽度变化的规律,使两段转子的齿槽转矩相位相反,合成后的齿槽转矩得到很大削弱。本文论述了磁通反向式电机的基本结构和原理,推导了其数学模型,在充分考虑磁通反向式电机磁场特点的基础上,提出了优化设计电机磁路结构的新方法,在保证磁通反向式电机自身优点的前提下,最大程度削弱其齿槽转矩,达到运行平稳。对磁通反向式电机电磁场进行了有限元分析,通过分析计算结果,揭示出磁通反向式电机的磁场分布特点和运行特点。对电机电磁场运用有限元法进行分析,在充分考虑磁通反向式电机磁场特点的基础上,在保证磁通反向式电机自身优点的前提下,最大程度削弱其齿槽转矩,并且力图电磁转矩平稳,达到运行平稳。分析磁通反向电机的齿槽转矩与电磁转矩的变化趋势,确定了削弱齿槽转矩的原则：在削弱齿槽转矩的同时最大程度保证电机出力。在分析转子极弧对电机齿槽转矩影响,以及磁通反向电机的齿槽转矩谐波成分的基础上,找出了磁通反向电机齿槽转矩随转子极弧宽度变化而周期性变化的规律。然后,提出了用定子极宽窄成对加转子大小齿间隔分段的方法,来减弱磁通反向电机的齿槽转矩。通过有限元法计算了采用转子大小齿间隔加分段前后的齿槽转矩和电磁转矩,通过分析比较,证明本方法有效了地削弱磁通反向电机的齿槽转矩。分别分析比较了电机负载时转子大小齿变化对电磁转矩的影响,证明本方法对电磁转矩的不利影响较小,是有效可行的。

全文目录


目录  4-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章 引言  8-17
  1.1 磁通反向电机的发展概况  8-13
    1.1.1 开关磁阻电机的优缺点  8
    1.1.2 永磁电机的发展状况  8-10
    1.1.3 双凸极永磁电机的发展  10-11
    1.1.4 磁通反向电机的提出与发展  11-13
  1.2 磁通反向电机的特点和应用前景  13-14
    1.2.1 磁通反向电机的主要特点  13
    1.2.2 磁通反向电机的应用前景  13-14
  1.3 磁通反向电机的研究现状  14-15
  1.4 本课题的意义和主要研究内容  15-17
    1.4.1 课题的研究方法和意义  15-16
    1.4.2 课题研究的主要内容  16-17
第二章 电机电磁场的分析方法发展概况  17-32
  2.1 电机电磁场理论  17-23
    2.1.1 电机电磁场基本方程  17-20
    2.1.2 边界条件与交界条件  20-23
  2.2 电机电磁场的分析方法  23-25
  2.3 电磁场有限元分析方法  25-32
    2.3.1 有限元分析原理  25-26
    2.3.2 有限元分析的过程和求解  26-32
第三章 FRM的工作原理与数学模型  32-39
  3.1 FRM的基本工作原理  32-35
  3.2 FRM的数学模型  35-39
第四章 磁通反向电机磁场有限元分析  39-52
  4.1 永磁体的性能  39-42
  4.2 磁通反向电机的电磁场有限元分析  42-52
    4.2.1 有限元模型的建立  42-43
    4.2.2 求解过程  43-46
    4.2.3齿槽转矩的计算方法  46-52
第五章 磁通反向电机齿槽转矩的削弱方法  52-69
  5.1 削弱齿槽转矩的传统方法  52-59
    5.1.1 偏心距法  53-55
    5.1.2 转子斜极法  55-57
    5.1.3 转子大小齿成对法  57-59
  5.2 一种有效削弱齿槽转矩的新方法  59-61
  5.3 削弱齿槽转矩对电磁转矩的影响  61-69
第六章 结论  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-75
学位论文评阅及答辩情况表  75

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 永磁电机
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