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

【摘要】：隨著能源問題的日益突出以及風(fēng)力發(fā)電、電動汽車、海浪發(fā)電等高新技術(shù)的快速發(fā)展,如何進一步提升電機系統(tǒng)在低速運行狀態(tài)下的功率密度和可靠性成為直接驅(qū)動領(lǐng)域的研究熱點。傳統(tǒng)的永磁容錯電機結(jié)構(gòu)簡單且具有較高的可靠性,但其在低速下的功率密度不夠高,不能完全滿足直接驅(qū)動場合的應(yīng)用要求;利用磁場調(diào)制的磁齒輪復(fù)合電機可以大幅提升電機低速運行時的轉(zhuǎn)矩性能,但多層氣隙導(dǎo)致其電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工難度較大。近年來,具有結(jié)構(gòu)簡單和轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點的永磁游標(biāo)(Permanent-Magnet Vernier,PMV)電機被廣泛地認為在直接驅(qū)動系統(tǒng)中具有比較廣闊的應(yīng)用前景。該電機基于“磁齒輪效應(yīng)”,通過在定子齒上引入調(diào)制齒,充分利用基波以外的有效永磁磁場諧波分量,從而在電機體積較小、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,與容錯電機結(jié)構(gòu)相結(jié)合可使其兼具較高的可靠性。本文以五相容錯型PMV電機為研究對象,通過對電機結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計與優(yōu)化使其兼具高可靠性與高轉(zhuǎn)矩密度的優(yōu)點,并利用有限元方法對電機的各項性能進行了比較分析。論文的主要研究成果如下:1.基于“磁齒輪效應(yīng)”給出PMV電機調(diào)制原理的解析表達式,并通過有限元仿真的結(jié)果分析對其調(diào)制過程進行了說明及驗證。2.設(shè)計了三種不同結(jié)構(gòu)的容錯型表貼式PMV電機,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)計及優(yōu)化過程,并通過有限元方法比較分析了三種電機的靜態(tài)特性,主要包括電機的磁場、反電勢、氣隙磁密、轉(zhuǎn)矩性能以及容錯性能等。3.設(shè)計并提出一種采用幅向內(nèi)嵌式永磁結(jié)構(gòu)的五相容錯型PMV電機,闡述了其設(shè)計及優(yōu)化過程,并利用有限元方法分析了其磁場、反電勢、轉(zhuǎn)矩、退磁、損耗等特性;與雙極性表貼式PMV電機和傳統(tǒng)內(nèi)嵌式永磁電機進行了各項性能比較,并對設(shè)計的五相內(nèi)嵌式永磁游標(biāo)電機進行了Ansoft Maxwell與Simplorer的聯(lián)合仿真。4.設(shè)計加工了實驗樣機,構(gòu)建了相應(yīng)的軟硬件平臺,通過實驗測試對理論分析進行了驗證。
【關(guān)鍵詞】：永磁游標(biāo)電機 容錯性能 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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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 永磁容錯電機的發(fā)展11-14
• 1.2.1 永磁電機11-13
• 1.2.2 容錯電機13-14
• 1.3 永磁游標(biāo)電機的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景14-17
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 磁場調(diào)制電機的原理分析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 磁場調(diào)制原理21-22
• 2.3 PMV電機22-27
• 2.3.1 游標(biāo)電機結(jié)構(gòu)22-24
• 2.3.2 游標(biāo)電機運行原理24-26
• 2.3.3 磁場調(diào)制的仿真驗證26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 五相容錯型表貼式永磁游標(biāo)電機的設(shè)計與分析28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 分數(shù)槽集中繞組28-30
• 3.2.1 分數(shù)槽集中繞組的特征28-29
• 3.2.2 分數(shù)槽集中繞組的約束條件29-30
• 3.3 表貼式容錯型永磁游標(biāo)電機的設(shè)計30-32
• 3.3.1 整體設(shè)計流程30-31
• 3.3.2 定子尺寸設(shè)計31
• 3.3.3 電機極對數(shù)確定31-32
• 3.4 表貼式容錯型永磁游標(biāo)電機的結(jié)構(gòu)對比與分析32-42
• 3.4.1 結(jié)構(gòu)對比32-34
• 3.4.2 磁場分析34-36
• 3.4.3 空載反電勢36-37
• 3.4.4 轉(zhuǎn)矩分析37-40
• 3.4.5 容錯性能分析40-42
• 3.4.6 電機性能總結(jié)42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 五相內(nèi)嵌式容錯型永磁游標(biāo)電機的設(shè)計與分析44-72
• 4.1 引言44
• 4.2 內(nèi)置式永磁電機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電機的設(shè)計49-50
• 4.3.1 磁路結(jié)構(gòu)的選擇49-50
• 4.3.2 電機設(shè)計目標(biāo)50
• 4.4 FT-IPMV電機的優(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電機的性能分析及比較56-66
• 4.5.1 電機結(jié)構(gòu)57-58
• 4.5.2 磁場分析58-59
• 4.5.3 空載反電勢分析59
• 4.5.4 轉(zhuǎn)矩分析59-61
• 4.5.5 容錯性能分析61-63
• 4.5.6 過載性能63
• 4.5.7 弱磁性能63-64
• 4.5.8 損耗分析64-65
• 4.5.9 與IPM電機對比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 性能對比與實驗研究72-82
• 5.1 引言72
• 5.2 表貼式與內(nèi)置式PMV電機整體性能對比72
• 5.3 實驗平臺及控制系統(tǒng)硬件設(shè)計簡介72-76
• 5.3.1 實驗平臺73-74
• 5.3.2 實驗系統(tǒng)硬件簡介74-76
• 5.4 實驗結(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：331820