【摘要】：為了提高永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩密度,減少轉(zhuǎn)矩脈動,降低永磁體材料成本,增強系統(tǒng)的容錯能力。本文以遼寧省科技廳項目“電動汽車用非對齊雙定子輪輻式永磁同步電動機設(shè)計及容錯控制研究”為背景,以電動汽車用雙定子永磁同步電動機為研究對象,針對永磁同步電動機轉(zhuǎn)矩密度與轉(zhuǎn)矩脈動中的設(shè)計問題、永磁體材料成本問題開展了非對齊輪輻式雙定子結(jié)構(gòu)的永磁同步電動機設(shè)計及控制研究。論文的主要研究工作包括以下幾個方面:首先,建立非對齊雙定子輪輻式相集中繞組永磁同步電動機的數(shù)學模型,對該種電機進行參數(shù)優(yōu)化與特性分析,推導齒槽轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動的表達式、電磁轉(zhuǎn)矩的計算公式、各部分電感的計算模型,為電機特性的仿真分析與優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。其次,基于多物理場的非對齊雙定子輪輻式相集中繞組永磁同步電動機設(shè)計,在非對齊雙定子輪輻式永磁同步電動機數(shù)學模型與特性分析的基礎(chǔ)上,確定其設(shè)計流程,綜合考慮電機的輸出特性、電磁場、轉(zhuǎn)矩脈動等的相互影響,進行電機的電磁、機械結(jié)構(gòu)等的設(shè)計。提出采用雙定子結(jié)構(gòu)、鐵氧體永磁塊輪輻式結(jié)構(gòu)排列,可有效提高轉(zhuǎn)矩密度和結(jié)構(gòu)的緊湊程度。內(nèi)外定子齒采用偏移電角度90°設(shè)計,可有效抑制電機的齒槽轉(zhuǎn)矩,降低電機的轉(zhuǎn)矩脈動,形成這種電機的設(shè)計方法。然后,建立非對齊雙定子輪輻式永磁同步電動機的有限元模型,計算電機的各個參數(shù),以轉(zhuǎn)矩脈動最小化、轉(zhuǎn)矩輸出最大化為優(yōu)化目標,最終確定樣機的電磁結(jié)構(gòu)尺寸與參數(shù)。給出磁密、反電動勢、齒槽轉(zhuǎn)矩等波形,并對機械結(jié)構(gòu)展開設(shè)計。基于諧波注入法開展具有轉(zhuǎn)矩脈動抑制功能的非對齊雙定子輪輻式永磁同步電動機控制方法研究,建立了該種電機的控制系統(tǒng)仿真模型,對注入前后的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等進行了比較。最后,制造該種電機一臺,搭建系統(tǒng)實驗平臺,完成雙定子電機反電動勢、齒槽轉(zhuǎn)矩等相關(guān)實驗,驗證所提方案的正確性。
【圖文】：

圖 1.1 雙定子磁阻抵消模型 圖 1.2 雙定子磁鋼分段永磁電機 1.1 Dual stator reluctance cancellation model Fig. 1.2 Dual stator magnetic steel segmented大學的 K.T. Chou 教授和上海大學的江建中教授對雙定子起動發(fā)電一體機究，如圖 1.3 所示，內(nèi)外定子共同提供電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子設(shè)計成表貼式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)矩密度，提高起動轉(zhuǎn)矩；當發(fā)電機模式時，產(chǎn)生的總電壓取決于內(nèi)、外矢量相位差，可有效調(diào)節(jié)發(fā)電機發(fā)出電壓的轉(zhuǎn)速域?qū)挾萚24]。2011 年，，香港hou 教授等人設(shè)計了如圖 1.4 所示的雙定子電機，該電機具有內(nèi)定子槽數(shù)減

圖 1.1 雙定子磁阻抵消模型 圖 1.2 雙定子磁鋼分段永磁電機 1.1 Dual stator reluctance cancellation model Fig. 1.2 Dual stator magnetic steel segmented大學的 K.T. Chou 教授和上海大學的江建中教授對雙定子起動發(fā)電一體機究，如圖 1.3 所示，內(nèi)外定子共同提供電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子設(shè)計成表貼式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)矩密度，提高起動轉(zhuǎn)矩；當發(fā)電機模式時，產(chǎn)生的總電壓取決于內(nèi)、外矢量相位差，可有效調(diào)節(jié)發(fā)電機發(fā)出電壓的轉(zhuǎn)速域?qū)挾萚24]。2011 年，香港hou 教授等人設(shè)計了如圖 1.4 所示的雙定子電機，該電機具有內(nèi)定子槽數(shù)減
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM341

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本文編號：2701667