本文關(guān)鍵詞：Halbach永磁容錯電機的槽口設(shè)計及其對轉(zhuǎn)矩和損耗的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著現(xiàn)代工業(yè)對電機的需求越來越高,提高其可靠性和穩(wěn)定性成為了亟需解決的問題。因此,具有高可靠性的永磁容錯電機逐漸成為研究熱點。對于該種電機而言,轉(zhuǎn)矩性能、損耗、效率等均是影響電機性能的重要參數(shù),且這些參數(shù)之間相互影響,所以要對電機的多方面性能進行研究和分析。本文針對8槽6極Halbach永磁容錯電機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析,并主要分析了兩種槽口結(jié)構(gòu)對電機轉(zhuǎn)矩以及渦流損耗等的影響。首先,在電機有限元仿真模型成功構(gòu)建的前提下,對電機尺寸參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計;繼而,分析了槽口變化對電機靜態(tài)特性、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子渦流損耗以及效率等的影響;最后對樣機和相關(guān)硬件進行了介紹展示。本文的研究成果主要包括以下幾個方面:1.為改善已有半閉口槽Halbach永磁容錯電機反電勢正弦度、較大的轉(zhuǎn)矩脈動,通過優(yōu)化其槽口尺寸和轉(zhuǎn)子極弧的方式設(shè)計了一種開口槽Halbach永磁容錯電機。在兩電機的有限元仿真分析模型的基礎(chǔ)上對電機部分靜態(tài)特性做了對比分析,主要有磁力線、空載反電勢及其諧波、電感等。2.推導了電機齒槽轉(zhuǎn)矩和槽口寬度、輸出轉(zhuǎn)矩和槽滿率的關(guān)系表達式,并結(jié)合有限元仿真分析了兩種槽口結(jié)構(gòu)的永磁容錯電機對齒槽轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩的影響,進一步證明了表達式的正確性,這為研究槽口對電機渦流損耗的影響打下基礎(chǔ)。3.首先,基于有限元分析模型對比了兩不同槽口結(jié)構(gòu)的電機的轉(zhuǎn)子渦流損耗,并分析了渦流損耗產(chǎn)生的原理及特點,進而對其表達式進行研究。其次,介紹了保形變換的定義、定理以及理論公式,基于保形變換創(chuàng)建了Matlab計算模型并分析了開口槽對氣隙磁密和渦流密度的影響,并得到最終的結(jié)果。最后,在3D有限元仿真中對轉(zhuǎn)子永磁體進行軸向分段以減小渦流損耗。4.分析了不同槽口結(jié)構(gòu)的電機對鐵芯損耗、效率等的影響。加工制造了兩電機的實驗樣機,并對其進行測試驗證。
【關(guān)鍵詞】：永磁容錯電機 定子槽口 渦流損耗 有限元分析 Halbach陣列
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM351
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 永磁容錯電機的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 永磁容錯電機定子槽口設(shè)計簡述12-14
• 1.4 Halbach永磁陣列簡述14-17
• 1.4.1 Halbach永磁陣列基本結(jié)構(gòu)15-16
• 1.4.2 Halbach永磁陣列的優(yōu)勢和研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 永磁體渦流損耗的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.6 本課題研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)18-19
• 第二章 槽口尺寸優(yōu)化對電機靜態(tài)特性的影響19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 有限元介紹19-20
• 2.3 Halbach永磁容錯電機的設(shè)計20-23
• 2.3.1 電機繞組及極槽比的選擇20-21
• 2.3.2 Halbach轉(zhuǎn)子永磁體21-22
• 2.3.3 電機結(jié)構(gòu)22-23
• 2.4 Halbach永磁容錯電機的優(yōu)化23-26
• 2.4.1 電機的槽口優(yōu)化分析23-24
• 2.4.2 Halbach轉(zhuǎn)子永磁體的優(yōu)化分析24-26
• 2.4.3 兩電機設(shè)計參數(shù)26
• 2.5 兩種電機的靜態(tài)特性對比26-32
• 2.5.1 永磁磁場分析27
• 2.5.2 空載反電勢分析27-29
• 2.5.3 電感分析29-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 槽口對電機轉(zhuǎn)矩的影響33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 槽口對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響33-37
• 3.2.1 齒槽轉(zhuǎn)矩的一般表達式34-36
• 3.2.2 齒槽轉(zhuǎn)矩的有限元分析36-37
• 3.3 槽口對輸出轉(zhuǎn)矩的影響37-40
• 3.3.1 輸出轉(zhuǎn)矩的一般表達式37-38
• 3.3.2 輸出轉(zhuǎn)矩的有限元分析38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 槽口對轉(zhuǎn)子渦流損耗的影響41-56
• 4.1 引言41
• 4.2 轉(zhuǎn)子渦流損耗41-47
• 4.2.1 不同槽口電機的渦流損耗41-42
• 4.2.2 影響渦流損耗的決定因素42-43
• 4.2.3 永磁體渦流的特點43-45
• 4.2.4 渦流損耗計算45-47
• 4.3 基于保形變換的分析計算47-52
• 4.3.1 保形變換基本概念48
• 4.3.2 保形變換分析開口槽48-52
• 4.4 降低渦流損耗的方法52-55
• 4.4.1 永磁體軸向分段52-53
• 4.4.2 其他渦流問題53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 樣機性能對比分析與實驗驗證56-63
• 5.1 引言56
• 5.2 電機的損耗與效率56-59
• 5.2.1 電機的鐵芯損耗56-57
• 5.2.2 銅耗57
• 5.2.3 電機效率57-59
• 5.3 樣機制造與硬件電路59-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)和展望63-65
• 6.1 全文總結(jié)63-64
• 6.2 課題展望64-65
• 參考文獻65-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文與科研成果72

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本文編號：334152