軸向磁通永磁電機(jī)具有功率密度高,結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,在風(fēng)能發(fā)電、飛輪儲能、電動汽車領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。尤其是非晶合金等超薄低損耗軟磁材料的發(fā)展,其更適用于卷繞工藝的特性使得高頻軸向磁通永磁電機(jī)的研究得到極大關(guān)注和快速發(fā)展。軸向磁通永磁電機(jī)的頻率也突破傳統(tǒng)電機(jī)頻率限制,達(dá)到800Hz甚至1200Hz以上。如此高的頻率會極大增加轉(zhuǎn)子損耗,使得永磁體溫度過高,因此對轉(zhuǎn)子散熱乃至電機(jī)的安全可靠運行帶來極大挑戰(zhàn)。首先,本文提出了一個解析模型,用于分析考慮不同永磁體形狀、定子槽口寬度的軸向磁通永磁同步電機(jī)的永磁體損耗。通過求解麥克斯韋方程,得到了永磁體中的磁場。之后利用電阻網(wǎng)絡(luò)計算了永磁體渦流損耗。最后通過與有限元計算結(jié)果的比較,驗證了分析模型的正確性。其次,本文針對端蓋水冷全封閉式高頻軸向磁通永磁電機(jī)提出了一種在轉(zhuǎn)子外表面設(shè)置離心式風(fēng)葉提高機(jī)內(nèi)空氣湍流強(qiáng)度的轉(zhuǎn)子溫升抑制方法�；谟嬎懔黧w力學(xué)方法,分析了不同風(fēng)葉數(shù)量和長度對全封閉軸向磁通永磁電機(jī)空氣摩擦損耗和轉(zhuǎn)子溫升的影響規(guī)律。為了進(jìn)一步提高散熱能力,分析了矩形風(fēng)葉在面積一定時,不同長寬比對空氣摩擦損耗和轉(zhuǎn)子溫升的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出了改進(jìn)的轉(zhuǎn)子風(fēng)葉結(jié)構(gòu),分析了兩種改進(jìn)風(fēng)葉形狀對電機(jī)散熱性能的影響,以及轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)加裝風(fēng)葉對軸承溫升的抑制作用。最后,通過對一臺樣機(jī)試驗驗證了分析方法的正確性。最后,針對端蓋水冷全封閉式高頻軸向磁通永磁電機(jī),提出了一種在轉(zhuǎn)子支架外側(cè)安裝風(fēng)葉與轉(zhuǎn)子支架上開設(shè)通風(fēng)孔相配合提高機(jī)內(nèi)空氣湍流強(qiáng)度的轉(zhuǎn)子溫升抑制方法�；谟嬎懔黧w力學(xué)方法,對比分析了轉(zhuǎn)子支架開孔、轉(zhuǎn)子支架開孔并配有轉(zhuǎn)子風(fēng)葉軸向磁通電機(jī)與常規(guī)轉(zhuǎn)子不開孔軸向磁通電機(jī)對轉(zhuǎn)子溫升的抑制效果。在此基礎(chǔ)上,計算了通風(fēng)孔數(shù)量以及通風(fēng)孔占轉(zhuǎn)子支架比例對全封閉軸向磁通永磁電機(jī)空氣摩擦損耗和轉(zhuǎn)子溫升的影響規(guī)律。為了進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)子溫升,分析了不同數(shù)量的風(fēng)葉與通風(fēng)孔相互配合對電機(jī)散熱性能的影響,最后,通過對一臺樣機(jī)試驗驗證了分析方法的正確性。
【學(xué)位單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM341
【部分圖文】：

軸向磁通同步電機(jī)的磁動勢空間諧波和開口槽將產(chǎn)生相當(dāng)大的轉(zhuǎn)子損耗，Luigi Alberti等人對一臺軸向磁通永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子損耗進(jìn)行了實驗測量，分別針對三種轉(zhuǎn)子盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行實驗驗證，其結(jié)構(gòu)如圖1.1 所示，其中一個貼有釹鐵硼永磁體的轉(zhuǎn)子盤的盤式電機(jī)在空載和負(fù)載情況下被測量，然后對裝備有未磁化的永磁體的轉(zhuǎn)子盤的盤式電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子損耗測量以驗證磁動勢諧波對轉(zhuǎn)子損耗的影響；最后對一臺轉(zhuǎn)子盤上不裝備永磁體的盤式電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子損耗測量，驗證磁動勢諧波對轉(zhuǎn)子鐵盤的損耗影響[1]。a 永磁體轉(zhuǎn)子盤 b 無永磁體轉(zhuǎn)子盤圖1.1 有、無永磁體轉(zhuǎn)子盤結(jié)構(gòu)Fig. 1.1 Rotor disk with PMs and without PMs文獻(xiàn)[2]采用電阻網(wǎng)絡(luò)法計算永磁體損耗時，引入電感來考慮永磁體的渦流反作用，推導(dǎo)了電感的計算方法。在文獻(xiàn)[3]中，采用有限元法求解二維模型的磁場分布，然后用電阻網(wǎng)絡(luò)法計算永磁體損耗。Werner Jara 等人提出了一種新型軸向磁通電機(jī)的線圈繞組開槽形式以減少電機(jī)轉(zhuǎn)子的渦流損耗，并且增加主磁鏈。其中轉(zhuǎn)子盤結(jié)構(gòu)采用復(fù)合型材料，該材料不導(dǎo)磁并且不導(dǎo)電，降低了轉(zhuǎn)子的損耗，其次其永磁體端面裝貼鋼片用于減小永磁體渦流損耗。電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.2 所示。最后作者通過有限元法計算并驗證了該新型結(jié)構(gòu)的對電機(jī)轉(zhuǎn)子損耗有有效的抑制作用

并且增加主磁鏈。其中轉(zhuǎn)子盤結(jié)構(gòu)采用復(fù)合型材料，該材料不導(dǎo)磁并且不導(dǎo)電，降低了轉(zhuǎn)子的損耗，其次其永磁體端面裝貼鋼片用于減小永磁體渦流損耗。電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.2 所示。最后作者通過有限元法計算并驗證了該新型結(jié)構(gòu)的對電機(jī)轉(zhuǎn)子損耗有有效的抑制作用，并且計算了永磁體端面覆蓋鋼片的最優(yōu)厚度[4]。a 電機(jī)示意圖 b 轉(zhuǎn)子實物圖圖1.2 電機(jī)結(jié)構(gòu)Fig. 1.2 Rotor structure國內(nèi)同樣有大量學(xué)者對永磁體渦流損耗計算和抑制做出大量工作。沈陽工業(yè)大學(xué)陳萍等人基于坡應(yīng)廷矢量法計算了一臺徑向磁通永磁同步電機(jī)的永磁體渦流損耗，該模型考慮了永磁體渦流反作用，并引入磁導(dǎo)諧波考慮電機(jī)的齒槽效應(yīng)，以此考

體渦流損耗，經(jīng)計算當(dāng)銅層厚度達(dá)到 0.5 毫米后，電機(jī)永磁體損耗下降較為明顯，證明了設(shè)計方案的有效性。圖1.3 軸向磁通永磁同步電機(jī)電鍍銅Fig. 1.3 Copper plating for Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Motor文獻(xiàn)[13]針對齒槽效應(yīng)是導(dǎo)致電機(jī)永磁體產(chǎn)生渦流損耗的重要原因之一，作者基于子域法計算電機(jī)槽口系數(shù)，在電機(jī)槽口位置建立多個子域，通過解析模型的邊界條件求解磁矢位方程，運用坡印廷定理對電機(jī)永磁體渦流損耗進(jìn)行了計算，具體表達(dá)式如公式（1.1）所示。
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;塑料鋇永磁體的研制取得進(jìn)展[J];物理教學(xué);1986年07期

2 陳萍;唐任遠(yuǎn);韓雪巖;佟文明;;抑制永磁體局部溫升最高點的不均勻軸向分段技術(shù)[J];電機(jī)與控制學(xué)報;2016年07期

3 楊潔亮;;消除工業(yè)核磁共振有源勻場線圈發(fā)熱對永磁體系統(tǒng)的影響[J];科學(xué)家;2017年16期

4 葛研軍;溫子淇;賈峰;石運卓;;籠型轉(zhuǎn)子磁力耦合器永磁體工作點校核[J];微特電機(jī);2013年09期

5 張大偉;劉桂雄;曹東;徐晨;;永磁體在磁流體中自懸浮能力的數(shù)值計算(英文)[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2007年05期

6 毛軍紅;羅俊航;姜強(qiáng);謝友柏;;一種永磁直線電機(jī)的永磁體陣列設(shè)計[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2007年03期

7 劉金璽;馬雪英;;關(guān)于永磁體閉合磁場的發(fā)現(xiàn)[J];發(fā)現(xiàn);2007年S1期

8 啟明;永磁體的發(fā)展[J];金屬功能材料;2002年05期

9 董生智,蘇航,李岫梅,李衛(wèi);永磁體空間磁場的計算與分析[J];金屬功能材料;2001年01期

10 ;永磁體及其相關(guān)的研究發(fā)展史[J];金屬功能材料;2001年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 由佳欣;非線性永磁體分布參數(shù)模型及其在橋式磁系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 楊勇;高溫超導(dǎo)懸浮體面內(nèi)移動時的靜力特性研究[D];蘭州大學(xué);2007年

3 曹輝;磁道釘磁場特性試驗研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

4 何永周;低溫永磁波蕩器永磁體磁特性與樣機(jī)磁場研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）;2015年

5 朱衛(wèi)光;電動車輛永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體渦流損耗及溫度場研究[D];北京理工大學(xué);2014年

6 馬俊;高溫超導(dǎo)塊材與永磁體組合形式對其磁懸浮力的影響規(guī)律及應(yīng)用研究[D];陜西師范大學(xué);2012年

7 葉波;基于旋轉(zhuǎn)永磁體的磁性螺旋型膠囊內(nèi)窺鏡主動控制研究[D];華中科技大學(xué);2016年

8 高鵬;電動汽車用永磁輪轂電機(jī)的設(shè)計研究[D];天津大學(xué);2015年

9 陳濤;電動汽車PMSM退磁故障診斷及容錯控制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

10 張洪亮;永磁同步電機(jī)鐵心損耗與暫態(tài)溫度場研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 龐勇勇;結(jié)構(gòu)表達(dá)編碼及永磁同步電機(jī)永磁體優(yōu)化[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2019年

2 曹博宇;非晶合金軸向磁通永磁同步電機(jī)熱管理技術(shù)[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2019年

3 劉宏源;抽油機(jī)永磁渦流調(diào)速器研究[D];東北石油大學(xué);2018年

4 孫正君;350kW坦克用永磁推進(jìn)電機(jī)設(shè)計及溫升計算[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2018年

5 王瑞超;非線性永磁體工作點遷移模型及其在極化磁系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

6 薛智琴;2:17型SmCo永磁體相演變及磁性能研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2016年

7 羅建華;容錯式磁通切換永磁電機(jī)永磁體渦流損耗研究[D];江蘇大學(xué);2018年

8 朱榮春;高性能(Sm_(1-x)RE_x)Co_5永磁體磁性能與微結(jié)構(gòu)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2018年

9 朱紅茜;磁場調(diào)制型相交軸磁齒輪傳動機(jī)理及參數(shù)優(yōu)化[D];燕山大學(xué);2018年

10 董奇光;新型磁通軸向調(diào)節(jié)記憶電機(jī)的設(shè)計與性能分析[D];華南理工大學(xué);2018年

本文編號：2842712