本文關鍵詞：內嵌式永磁同步電動機優(yōu)化設計及特性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁同步電動機效率高、功率因數高、控制系統(tǒng)簡單、動態(tài)響應快、易于實現高速運行、繞組散熱容易,是國家十二五期間主推的一類節(jié)能電機,得到了廣泛應用。對內嵌式永磁同步電機而言由于氣隙不均勻,存在凸極效應,磁路非線性,電機的優(yōu)化設計尚存在一定的不足。本論文獲得山西省自然科學基金項目(2013011035-1)支持,以22kW內嵌式自啟動永磁同步電動機(IPMSM)為分析對象,采用解析分析、數值計算以及實驗等方法完成了電機的優(yōu)化設計及性能分析,具體研究步驟和內容如下:1、有限元軟件Ansoft/Maxwell環(huán)境下建立內嵌式永磁同步電機電磁場有限元分析模型,分析IPMSM的靜態(tài)場特性和瞬態(tài)場特性,計算得到空載氣隙磁密、電感曲線、齒槽轉矩、矩角曲線等,為電機優(yōu)化設計奠定了基礎。2、基于傳統(tǒng)等效磁路法,考慮定轉子開槽及電機內部漏磁通,提出一種改進的等效磁路模型,同時計及磁場分布及磁路飽和的影響,結合“場—路”法對相關計算參數進行修正;根據等效磁路法編寫VB電磁設計程序,計算結果與有限元結果比擬分析,驗證該模型的正確性。3、基于田口正交實驗,以永磁體磁鋼的長、寬、中心高,定子齒寬,氣隙長度為優(yōu)化因子,以電機的效率、空載損耗、轉矩脈動為輸出因子,根據Hardarmard矩陣法建立L16正交實驗表,確定優(yōu)化方案,并通過有限元法驗證方案的可行性。4、Maxwell環(huán)境下建立電機仿真模型,Simplorer環(huán)境下建立電機驅動控制模型,通過設置聯合仿真接口實現了Maxwell+Simplorer的二維瞬態(tài)場永磁同步電動機建模與聯合仿真的方法,并基于仿真結果進行三次諧波注入法減小電機轉矩脈動。5、搭建內嵌式永磁同步電動機實驗平臺,測試電機的靜態(tài)特性,與有限元計算值進行比擬分析,驗證有限元計算的正確性,分析了出現誤差的原因,并對實驗平臺提出了改善措施。
【關鍵詞】：內嵌式永磁同步電動機 電磁場分析 等效磁路法 優(yōu)化設計 聯合仿真 諧波補償
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 永磁電機概述13-14
• 1.1.1 永磁電機的發(fā)展歷程13-14
• 1.1.2 永磁同步電機的分類、結構及性能比較14
• 1.2 研究背景及意義14-16
• 1.2.1 國內外研究動態(tài)14-16
• 1.2.2 永磁同步電機的發(fā)展趨勢及研究熱點16
• 1.3 內嵌式永磁電機結構16-17
• 1.4 本文主要研究內容17-18
• 1.5 本章小結18-21
• 第二章 內嵌式永磁同步電動機有限元分析21-39
• 2.1 有限元法21-23
• 2.1.1 Ansoft介紹22
• 2.1.2 二維電磁場基本理論22-23
• 2.2 電機有限元模型23-25
• 2.3 電機靜態(tài)場分析25-33
• 2.3.1 氣隙磁密磁場分析26
• 2.3.2 空載漏磁系數26-27
• 2.3.3 空載反電動勢27-28
• 2.3.4 負載法求d、q軸電感參數28-30
• 2.3.5 矩角特性曲線30
• 2.3.6 磁阻轉矩30-32
• 2.3.7 損耗分析32-33
• 2.4 瞬態(tài)場分析33-37
• 2.4.1 瞬態(tài)場模型33-35
• 2.4.2 瞬態(tài)場分析35-37
• 2.5 本章小結37-39
• 第三章 內嵌式永磁同步電動機等效磁路分析39-51
• 3.1 內嵌式永磁同步電動機等效磁路模型39-42
• 3.1.1 永磁體模型39-40
• 3.1.2 電機等效磁路模型40-42
• 3.2 圖表法42-47
• 3.2.1 空載電機圖形分析42-43
• 3.2.2 主磁路計算43-46
• 3.2.3 漏磁路計算46-47
• 3.3 校驗計算47-48
• 3.4 計算結果和有限元結果對比48
• 3.5 本章總結48-51
• 第四章 內嵌式永磁同步電動機優(yōu)化設計51-65
• 4.1 田口實驗法簡介51-52
• 4.2 田口實驗法優(yōu)化設計52-54
• 4.3 優(yōu)化設計實例54-63
• 4.3.1 因子選擇54-56
• 4.3.2 構建正交表56-57
• 4.3.3 正交實驗57-58
• 4.3.4 允差分析58-62
• 4.3.5 優(yōu)化前后對比62-63
• 4.4 本章小結63-65
• 第五章 內嵌式永磁同步電動機聯合仿真65-77
• 5.1 Ansoft/Simplorer簡介65
• 5.2 聯合仿真PWM控制的基本原理65-66
• 5.3 聯合仿真PWM外電路66-69
• 5.4 仿真結果分析69-70
• 5.5 三次諧波注入70-75
• 5.5.1 解析計算71-72
• 5.5.2 諧波補償72-74
• 5.5.3 諧波抑制比74-75
• 5.6 本章小結75-77
• 第六章 實驗結果77-89
• 6.1 靜態(tài)實驗77-78
• 6.2 磁阻轉矩78-79
• 6.3 矩角特性79-80
• 6.3.1 實驗方法79-80
• 6.3.2 實驗結果80
• 6.4 交直軸電感80-84
• 6.4.1. 電感模型推導80-82
• 6.4.2 自感測量82-83
• 6.4.3 互感測量83-84
• 6.4.4. 交直軸電感計算84
• 6.5 實驗結果與有限元計算值比較84-88
• 6.5.1 齒槽轉矩84-85
• 6.5.2 矩角特性曲線85-86
• 6.5.3 電感曲線86-88
• 6.6 本章總結88-89
• 第七章 總結與展望89-91
• 7.1 全文總結89-90
• 7.2 展望與改進90-91
• 參考文獻91-97
• 致謝97-98
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文98

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1 張波,李忠,毛宗源,龐敏熙;一類永磁同步電動機混沌模型與霍夫分叉[J];中國電機工程學報;2001年09期

2 江慧;永磁同步電動機[J];變流技術與電力牽引;2001年06期

3 張卓,李忠;永磁同步電動機混沌系統(tǒng)的反控制[J];暨南大學學報(自然科學與醫(yī)學版);2001年03期

4 張卓,李忠,任平;永磁同步電動機中的混沌現象[J];模糊系統(tǒng)與數學;2001年02期

5 熊浩,李新華,周克定;單相永磁同步電動機的建模與仿真[J];微特電機;2002年02期

6 熊浩,李新華;單相永磁同步電動機的變頻調速研究[J];微特電機;2002年04期

7 陳宇華,楊憲忠;日本永磁同步電動機的最新動態(tài)[J];防爆電機;2002年03期

8 張波,李忠,毛宗源;永磁同步電動機的混沌特性及其反混沌控制[J];控制理論與應用;2002年04期

9 王步來,顧偉;內置式永磁同步電動機經驗設計[J];微電機(伺服技術);2005年05期

10 張金柱;;永磁同步電動機在混合動力汽車上的應用[J];輕型汽車技術;2005年06期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 吳茂剛;趙榮祥;;新型混合式高精度永磁同步電動機速度調節(jié)方法[A];2009中國控制與決策會議論文集（1）[C];2009年

2 鐘技;周揚忠;陳道煉;;永磁同步電動機直接轉矩全數字控制硬件系統(tǒng)設計研究[A];2008中國電工技術學會電力電子學會第十一屆學術年會論文摘要集[C];2008年

3 武玉強;馬新;宗廣燈;;永磁同步電動機系統(tǒng)的有限時間跟蹤控制[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

4 馬亞青;侯雪川;鄒艷;田德文;姜茹;;車輛電驅動系統(tǒng)中永磁同步電動機控制特性分析[A];全國冶金自動化信息網2013年會論文集[C];2013年

5 楊霞;楊波;杜繼光;;永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)設計[A];第十三屆中國小電機技術研討會論文集[C];2008年

6 陸克山;于松義;;淺析稀土永磁同步電動機在機械采油系統(tǒng)中的應用[A];2010江蘇省“能源計量與節(jié)能減排”論壇論文集[C];2010年

7 曹志彤;璩立強;;模型參考自適應控制永磁同步電動機系統(tǒng)的模擬研究[A];1991年控制理論及其應用年會論文集（下）[C];1991年

8 仇志堅;鄧智泉;王曉琳;;基于電壓-電流模型的無軸承永磁同步電動機懸浮子系統(tǒng)獨立控制研究[A];中國力學學會學術大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

9 肖紅軍;李先祥;黃道平;;永磁同步電動機的三電平直接轉矩控制[A];全國冶金企業(yè)計控網絡化研討會論文集[C];2003年

10 劉新華;江建中;柏成立;龔宇;;基于場路耦合的異步起動永磁同步電動機計算方法[A];第十屆中國小電機技術研討會論文集[C];2005年

中國重要報紙全文數據庫 前7條

1 駐太倉首席記者 徐允上;太倉誕生首臺永磁同步電動機[N];蘇州日報;2009年

2 記者 王蕾;高效高壓永磁同步電動機在我省研制成功[N];山西經濟日報;2012年

3 劉文碩;高效永磁同步電機降低設備電力損耗[N];中國紡織報;2007年

4 劉文碩;永磁同步電機助推紡織機節(jié)能[N];中國工業(yè)報;2007年

5 陳嶸;永磁同步電動機在化纖紡絲機變頻調速中的應用[N];中國紡織報;2009年

6 劉紅旗;小功率電機在家用電器中的應用[N];中國工業(yè)報;2005年

7 蔣振宇;中鋼天源新技術被列入國家技術創(chuàng)新工程試點省項目[N];中國冶金報;2010年

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1 JON RYONG HO;無傳感器永磁同步電動機伺服系統(tǒng)的智能自適應魯棒控制研究[D];東北大學;2015年

2 曹先慶;混合動力電動汽車用永磁同步電動機驅動系統(tǒng)的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2008年

3 宋志環(huán);永磁同步電動機電磁振動噪聲源識別技術的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2010年

4 韋篤取;永磁同步電動機控制系統(tǒng)混沌行為分析及抑制和鎮(zhèn)定[D];華南理工大學;2011年

5 王麗梅;基于高頻信號注入的永磁同步電動機無位置傳感器控制[D];沈陽工業(yè)大學;2005年

6 于慎波;永磁同步電動機振動與噪聲特性研究[D];沈陽工業(yè)大學;2006年

7 趙清;中型高效永磁同步電動機設計關鍵技術研究[D];沈陽工業(yè)大學;2006年

8 郭振宏;主軸永磁同步電動機及其傳動系統(tǒng)設計研究[D];沈陽工業(yè)大學;1999年

9 周廣旭;調速高效永磁同步電動機及其驅動系統(tǒng)的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2006年

10 吳茂剛;矢量控制永磁同步電動機交流伺服系統(tǒng)的研究[D];浙江大學;2006年

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1 李波;高動態(tài)性能永磁同步電動機的設計研究[D];湖南大學;2010年

2 丁亞明;盤式無鐵心永磁同步電動機控制性能分析和控制方法研究[D];天津大學;2005年

3 郭超;基于平面倒立擺的雙永磁同步電動機協調控制的研究[D];杭州電子科技大學;2013年

4 馬箭;永磁同步電動機永磁磁鏈監(jiān)測研究[D];湖南工業(yè)大學;2015年

5 秦振華;雙三相永磁同步電動機故障性能分析[D];鄭州大學;2015年

6 石強;永磁同步電動機無位置傳感器控制技術研究[D];山東大學;2015年

7 楊智;船用高速永磁同步電動機的設計研究[D];中國艦船研究院;2015年

8 黃立軍;基于DSP電機勵磁的矢量控制系統(tǒng)設計與驗證[D];大連理工大學;2015年

9 尹青華;永磁同步電動機電磁—機械應力耦合場的研究[D];華北電力大學;2015年

10 周士超;基于DSP的CAN總線伺服控制器的研制[D];黑龍江大學;2015年

  本文關鍵詞：內嵌式永磁同步電動機優(yōu)化設計及特性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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