永磁電機(jī)為了能在運(yùn)行中獲得較大的調(diào)速范圍大多采用傳統(tǒng)的矢量控制弱磁擴(kuò)速方法,但是這種方法存在著一些缺點(diǎn):調(diào)速范圍仍受到母線(xiàn)電壓、逆變器容量的限制;直軸電流增加了勵(lì)磁損耗,降低了高速運(yùn)行時(shí)的效率。針對(duì)上述問(wèn)題,本文將記憶電機(jī)的理念應(yīng)用在爪極電機(jī)中,提出了一種可變磁通爪極記憶電機(jī)。它通過(guò)施加電流脈沖直接改變永磁體的磁化程度,因此幾乎沒(méi)有勵(lì)磁損耗。首先,介紹了爪極記憶電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。分析了爪極記憶電機(jī)在設(shè)計(jì)之中由于特殊的爪極結(jié)構(gòu)和期望的調(diào)磁范圍而產(chǎn)生的特點(diǎn)。分析電機(jī)內(nèi)部磁通路徑,分塊計(jì)算磁路各部分的磁導(dǎo),建立了電機(jī)的等效磁路模型。通過(guò)有限元仿真分析電機(jī)的空載反電勢(shì),負(fù)載轉(zhuǎn)矩等參數(shù),確定了電機(jī)設(shè)計(jì)的合理性。其次,用設(shè)計(jì)的磁路裝置測(cè)量了鋁鎳鈷樣品的多組磁滯回線(xiàn),從中分析了鋁鎳鈷的磁化曲線(xiàn)在調(diào)磁過(guò)程中的變化特點(diǎn),并總結(jié)了規(guī)律。通過(guò)有限元仿真分析了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差。在平行四邊形磁滯模型的基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)模型,并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析了模型改進(jìn)前后的準(zhǔn)確性,分析了利用模型對(duì)電機(jī)調(diào)磁過(guò)程仿真的準(zhǔn)確性。根據(jù)鋁鎳鈷磁滯回線(xiàn)在調(diào)磁過(guò)程中的變化特點(diǎn),提出了在有限元軟件中利用磁滯模型的分步仿真方法。然后,為了給... 

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【部分圖文】：

外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機(jī)結(jié)構(gòu)

它的轉(zhuǎn)子是由兩個(gè)帶爪的法蘭盤(pán)和其間的一個(gè)圓環(huán)形永磁體組成[33-34]�；旌蟿�(lì)磁爪極電機(jī)由永磁體和勵(lì)磁線(xiàn)圈共同勵(lì)磁，在不提高勵(lì)磁電流的情況下提高了氣隙磁密，提高了電機(jī)的功率密度并改善了電機(jī)的低速性能。同時(shí)，混合勵(lì)磁爪極電機(jī)勵(lì)磁磁通可調(diào)，作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)可以通過(guò)增磁和弱磁獲得較大的轉(zhuǎn)速范圍。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者提出了許多混合勵(lì)磁爪極電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)永磁體磁路與勵(lì)磁繞組磁路之間的關(guān)系，可以分為串聯(lián)磁路混合勵(lì)磁爪極電機(jī)和并聯(lián)磁路混合勵(lì)磁爪極電機(jī)[35-36]。一個(gè)典型的串聯(lián)磁路混合勵(lì)磁爪極電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，其結(jié)構(gòu)與普通的電勵(lì)磁結(jié)構(gòu)基本相同，只是在上下兩個(gè)爪極之間加了軸向磁化的永磁體，永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)與線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)。永磁磁通和線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通路徑相同，都是從先從轉(zhuǎn)子軸部出發(fā)沿上爪流動(dòng)，再?gòu)淖Ω阶獾牧鲃?dòng)過(guò)程中逐漸穿出轉(zhuǎn)子，進(jìn)入定子，在與定子繞組交鏈后從定子回到下爪，再沿下爪回到轉(zhuǎn)子軸部完成閉合回路。由于永磁體的磁阻比較大，這種結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)勵(lì)磁時(shí)，需要較大的勵(lì)磁電流。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的爪極電機(jī)氣隙磁密不會(huì)很大。中北大學(xué)的杜飛用仿真的方法對(duì)該混合勵(lì)磁電機(jī)與傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)進(jìn)行了比較[37]。上海電機(jī)學(xué)院的張達(dá)研究了磁鋼厚度和極對(duì)數(shù)的選擇策略[38]。(a)電機(jī)結(jié)構(gòu)(b)磁通路徑圖1-4串聯(lián)磁路混合勵(lì)磁爪極電機(jī)結(jié)構(gòu)一個(gè)并聯(lián)磁路混合勵(lì)磁爪極電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。為了增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度，除了放置在轉(zhuǎn)子軸部的永磁體外，這種結(jié)構(gòu)還在轉(zhuǎn)子側(cè)面爪極根部放有軸向磁化的圓環(huán)形輔助永磁體。電勵(lì)磁的線(xiàn)圈放在定子端部，產(chǎn)生軸向磁通。放置在電機(jī)端部的導(dǎo)磁環(huán)和可以導(dǎo)磁的電機(jī)外殼共同組成了一個(gè)磁通路徑。此外定子鐵心和導(dǎo)磁外殼間還放有隔磁材料。該電機(jī)位于軸部的主磁通路徑與電勵(lì)?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-后從下爪返回轉(zhuǎn)子，然后通過(guò)導(dǎo)磁外殼回到原點(diǎn)完成磁通的閉環(huán)。該磁通與主磁通形成并聯(lián)的關(guān)系。RabebRebhi等人對(duì)此結(jié)構(gòu)電機(jī)建立了等效磁路模型，并考慮了磁路飽和的影響，最后通過(guò)仿真進(jìn)行了驗(yàn)證[39]。(a)電機(jī)結(jié)構(gòu)(b)磁通路徑圖1-5并聯(lián)磁路混合勵(lì)磁爪極電機(jī)結(jié)構(gòu)1然而上述結(jié)構(gòu)機(jī)殼的磁阻較大，機(jī)殼和定子之間還需要插入非導(dǎo)磁材料進(jìn)行隔磁，加工復(fù)雜；而且該結(jié)構(gòu)占據(jù)的空間過(guò)大，且空間利用率不高。G.Dajaku提出了一個(gè)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，如圖1-6所示。該結(jié)構(gòu)的線(xiàn)圈與電勵(lì)磁結(jié)構(gòu)相同，產(chǎn)生的磁通的路徑也相同。永磁體產(chǎn)生的磁通經(jīng)過(guò)導(dǎo)磁環(huán)結(jié)構(gòu)與定子繞組交鏈，省去了導(dǎo)磁機(jī)殼的龐大結(jié)構(gòu)，磁阻更小，而且空間緊湊[40]。(a)永磁體安裝方式(b)永磁體磁通路徑圖1-6并聯(lián)磁路混合勵(lì)磁爪極電機(jī)結(jié)構(gòu)2山東大學(xué)的喬?hào)|偉對(duì)另一種結(jié)構(gòu)的并聯(lián)磁路混合勵(lì)磁爪極電機(jī)進(jìn)行了研究[41]。該電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-7所示，在傳統(tǒng)的電勵(lì)磁爪極電機(jī)的基礎(chǔ)上在兩爪之間的間隙中，一半安放切向磁化的永磁體，一半用于將兩個(gè)爪極用非導(dǎo)磁材料焊接在一起，焊點(diǎn)和永磁體交錯(cuò)排列。同時(shí)在上爪極掌部分嵌入勵(lì)磁支架，并在支架上安放勵(lì)磁線(xiàn)圈。勵(lì)磁支架固定在靜止的機(jī)殼上，從而省去了電刷、滑環(huán)，提高了可靠性。為了便于電機(jī)制造時(shí)爪極之間永磁體的安放，從敏將爪極形狀改進(jìn)為直角梯形[42]，如圖1-8所示。

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