本文關(guān)鍵詞：表貼式與內(nèi)嵌式永磁容錯(cuò)游標(biāo)電機(jī)的設(shè)計(jì)與對(duì)比分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著能源問(wèn)題的日益突出以及風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)、海浪發(fā)電等高新技術(shù)的快速發(fā)展,如何進(jìn)一步提升電機(jī)系統(tǒng)在低速運(yùn)行狀態(tài)下的功率密度和可靠性成為直接驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的永磁容錯(cuò)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有較高的可靠性,但其在低速下的功率密度不夠高,不能完全滿(mǎn)足直接驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合的應(yīng)用要求;利用磁場(chǎng)調(diào)制的磁齒輪復(fù)合電機(jī)可以大幅提升電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩性能,但多層氣隙導(dǎo)致其電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工難度較大。近年來(lái),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點(diǎn)的永磁游標(biāo)(Permanent-Magnet Vernier,PMV)電機(jī)被廣泛地認(rèn)為在直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中具有比較廣闊的應(yīng)用前景。該電機(jī)基于“磁齒輪效應(yīng)”,通過(guò)在定子齒上引入調(diào)制齒,充分利用基波以外的有效永磁磁場(chǎng)諧波分量,從而在電機(jī)體積較小、轉(zhuǎn)速較低的情況下仍能得到較大的轉(zhuǎn)矩輸出。在此基礎(chǔ)上,與容錯(cuò)電機(jī)結(jié)構(gòu)相結(jié)合可使其兼具較高的可靠性。本文以五相容錯(cuò)型PMV電機(jī)為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)與優(yōu)化使其兼具高可靠性與高轉(zhuǎn)矩密度的優(yōu)點(diǎn),并利用有限元方法對(duì)電機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)行了比較分析。論文的主要研究成果如下:1.基于“磁齒輪效應(yīng)”給出PMV電機(jī)調(diào)制原理的解析表達(dá)式,并通過(guò)有限元仿真的結(jié)果分析對(duì)其調(diào)制過(guò)程進(jìn)行了說(shuō)明及驗(yàn)證。2.設(shè)計(jì)了三種不同結(jié)構(gòu)的容錯(cuò)型表貼式PMV電機(jī),分別采用了雙極性表貼式、單極性表貼式和混合磁材料表貼式永磁體結(jié)構(gòu),闡述了其設(shè)計(jì)及優(yōu)化過(guò)程,并通過(guò)有限元方法比較分析了三種電機(jī)的靜態(tài)特性,主要包括電機(jī)的磁場(chǎng)、反電勢(shì)、氣隙磁密、轉(zhuǎn)矩性能以及容錯(cuò)性能等。3.設(shè)計(jì)并提出一種采用幅向內(nèi)嵌式永磁結(jié)構(gòu)的五相容錯(cuò)型PMV電機(jī),闡述了其設(shè)計(jì)及優(yōu)化過(guò)程,并利用有限元方法分析了其磁場(chǎng)、反電勢(shì)、轉(zhuǎn)矩、退磁、損耗等特性;與雙極性表貼式PMV電機(jī)和傳統(tǒng)內(nèi)嵌式永磁電機(jī)進(jìn)行了各項(xiàng)性能比較,并對(duì)設(shè)計(jì)的五相內(nèi)嵌式永磁游標(biāo)電機(jī)進(jìn)行了Ansoft Maxwell與Simplorer的聯(lián)合仿真。4.設(shè)計(jì)加工了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),構(gòu)建了相應(yīng)的軟硬件平臺(tái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)理論分析進(jìn)行了驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：永磁游標(biāo)電機(jī) 容錯(cuò)性能 低速大轉(zhuǎn)矩 混合磁材料 內(nèi)嵌永磁結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM351
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 永磁容錯(cuò)電機(jī)的發(fā)展11-14
• 1.2.1 永磁電機(jī)11-13
• 1.2.2 容錯(cuò)電機(jī)13-14
• 1.3 永磁游標(biāo)電機(jī)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景14-17
• 1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)的原理分析19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 磁齒輪效應(yīng)19-22
• 2.2.1 新型同軸磁齒輪19-21
• 2.2.2 磁場(chǎng)調(diào)制原理21-22
• 2.3 PMV電機(jī)22-27
• 2.3.1 游標(biāo)電機(jī)結(jié)構(gòu)22-24
• 2.3.2 游標(biāo)電機(jī)運(yùn)行原理24-26
• 2.3.3 磁場(chǎng)調(diào)制的仿真驗(yàn)證26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 五相容錯(cuò)型表貼式永磁游標(biāo)電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 分?jǐn)?shù)槽集中繞組28-30
• 3.2.1 分?jǐn)?shù)槽集中繞組的特征28-29
• 3.2.2 分?jǐn)?shù)槽集中繞組的約束條件29-30
• 3.3 表貼式容錯(cuò)型永磁游標(biāo)電機(jī)的設(shè)計(jì)30-32
• 3.3.1 整體設(shè)計(jì)流程30-31
• 3.3.2 定子尺寸設(shè)計(jì)31
• 3.3.3 電機(jī)極對(duì)數(shù)確定31-32
• 3.4 表貼式容錯(cuò)型永磁游標(biāo)電機(jī)的結(jié)構(gòu)對(duì)比與分析32-42
• 3.4.1 結(jié)構(gòu)對(duì)比32-34
• 3.4.2 磁場(chǎng)分析34-36
• 3.4.3 空載反電勢(shì)36-37
• 3.4.4 轉(zhuǎn)矩分析37-40
• 3.4.5 容錯(cuò)性能分析40-42
• 3.4.6 電機(jī)性能總結(jié)42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 五相內(nèi)嵌式容錯(cuò)型永磁游標(biāo)電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析44-72
• 4.1 引言44
• 4.2 內(nèi)置式永磁電機(jī)44-49
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)特征44-45
• 4.2.2 數(shù)學(xué)模型45-48
• 4.2.3 有限元建模48-49
• 4.3 FT-IPMV電機(jī)的設(shè)計(jì)49-50
• 4.3.1 磁路結(jié)構(gòu)的選擇49-50
• 4.3.2 電機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)50
• 4.4 FT-IPMV電機(jī)的優(yōu)化50-56
• 4.4.1 永磁體的優(yōu)化50-52
• 4.4.2 定子齒寬度的優(yōu)化52-54
• 4.4.3 調(diào)制極寬度的優(yōu)化54-56
• 4.5 FT-IPMV電機(jī)的性能分析及比較56-66
• 4.5.1 電機(jī)結(jié)構(gòu)57-58
• 4.5.2 磁場(chǎng)分析58-59
• 4.5.3 空載反電勢(shì)分析59
• 4.5.4 轉(zhuǎn)矩分析59-61
• 4.5.5 容錯(cuò)性能分析61-63
• 4.5.6 過(guò)載性能63
• 4.5.7 弱磁性能63-64
• 4.5.8 損耗分析64-65
• 4.5.9 與IPM電機(jī)對(duì)比65-66
• 4.6 聯(lián)合仿真66-71
• 4.6.1 Simplorer軟件介紹66-67
• 4.6.2 Simplorer與Maxwell的聯(lián)合仿真67-71
• 4.7 本章小結(jié)71-72
• 第五章 性能對(duì)比與實(shí)驗(yàn)研究72-82
• 5.1 引言72
• 5.2 表貼式與內(nèi)置式PMV電機(jī)整體性能對(duì)比72
• 5.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介72-76
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)73-74
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)介74-76
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果76-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 全文總結(jié)82-83
• 6.2 課題展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 致謝87-88
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文與科研成果88

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本文編號(hào)：331820