本文關(guān)鍵詞：新型混合勵(lì)磁爪極電機(jī)及其弱磁調(diào)速研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：混合勵(lì)磁爪極電機(jī)(Hybrid Excitation Claw Pole Machine, HECPM)是由勵(lì)磁繞組和永磁體共同提供勵(lì)磁磁勢(shì)的爪極電機(jī)。爪極電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、成本低等優(yōu)點(diǎn)。電勵(lì)磁有刷爪極電機(jī)能夠通過改變勵(lì)磁電流靈活地調(diào)節(jié)電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng),但是其極間漏磁、勵(lì)磁損耗高等問題較嚴(yán)重；傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Machine, PMSM)的勵(lì)磁磁勢(shì)無法調(diào)節(jié),通常利用增加直軸電流的方式進(jìn)行弱磁控制,雖然有助于拓寬轉(zhuǎn)速范圍但存在銅耗增加、永磁體退磁等問題；HECPM采用電勵(lì)磁和永磁勵(lì)磁相結(jié)合的方式,既能夠方便地調(diào)節(jié)勵(lì)磁又有較好的性能,具有很高的研究?jī)r(jià)值。本文主要研究一種新型結(jié)構(gòu)的混合勵(lì)磁爪極電機(jī),其爪極形狀由常用的等腰梯形改進(jìn)為直角梯形,以便于在制造時(shí)放置極間永磁體；并且轉(zhuǎn)子電勵(lì)磁繞組經(jīng)過勵(lì)磁支架直接焊接于電機(jī)的端蓋上,舍棄了電刷-滑環(huán)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無刷化。本文圍繞該電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、三維場(chǎng)分析、磁路計(jì)算、電感測(cè)量以及電動(dòng)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁控制方法的選擇等方面進(jìn)行了如下的研究工作：1.介紹了電機(jī)勵(lì)磁方式的歷史變化和發(fā)展趨勢(shì),從爪極電機(jī)和混合勵(lì)磁電機(jī)弱磁控制兩個(gè)方面對(duì)電機(jī)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。2.介紹HECPM的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,通過建立HECPM的三維有限元靜態(tài)場(chǎng)和瞬態(tài)場(chǎng)分析模型,在分析其磁場(chǎng)分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對(duì)電機(jī)內(nèi)氣隙磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)原理以及電機(jī)的空載特性進(jìn)行了分析與研究。3.建立HECPM的等效磁網(wǎng)絡(luò)模型,分別對(duì)電機(jī)各部分切分單元的磁阻進(jìn)行了計(jì)算,將電機(jī)簡(jiǎn)化為一個(gè)磁網(wǎng)絡(luò),建立對(duì)應(yīng)的結(jié)點(diǎn)磁位方程。利用Matlab對(duì)等效磁網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行編程,得出HECPM的空載磁場(chǎng)結(jié)果。4.推導(dǎo)了HECPM中各電感參數(shù)間的關(guān)系,并采用道爾頓法對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了電感測(cè)試。對(duì)比參數(shù)測(cè)試結(jié)果與有限元仿真分析結(jié)果,驗(yàn)證了該測(cè)試方法適用于HECPM的參數(shù)測(cè)試。5.在dq0坐標(biāo)系下建立HECPM的數(shù)學(xué)模型,利用Matlab/simulink軟件搭建HECPM的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。對(duì)HECPM的調(diào)速特性進(jìn)行分析,并與無勵(lì)磁調(diào)節(jié)模塊的HECPM調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明有勵(lì)磁調(diào)節(jié)模塊的HECPM調(diào)速系統(tǒng)在高速時(shí)能有較寬的恒功率運(yùn)行范圍。
【關(guān)鍵詞】：混合勵(lì)磁 爪極電機(jī) 三維有限元分析 電感測(cè)試 弱磁調(diào)速
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM359.9
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 混合勵(lì)磁的概念13-14
• 1.1.1 混合勵(lì)磁電機(jī)的提出13-14
• 1.1.2 混合勵(lì)磁電機(jī)的特點(diǎn)14
• 1.2 混合勵(lì)磁爪極電機(jī)的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 爪極電機(jī)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 混合勵(lì)磁電機(jī)的弱磁控制研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 混合勵(lì)磁爪極電機(jī)的應(yīng)用前景18-19
• 1.4 本文研究對(duì)象及主要研究工作19-21
• 第二章 新型混合勵(lì)磁爪極電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作特性21-30
• 2.1 新型HECPM的結(jié)構(gòu)和工作原理21-23
• 2.1.1 新型HECPM的結(jié)構(gòu)21-22
• 2.1.2 新型HECPM的工作原理22-23
• 2.2 新型HECPM的靜磁場(chǎng)分析23-27
• 2.3 新型HECPM瞬態(tài)場(chǎng)分析27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 基于等效磁網(wǎng)絡(luò)法的HECPM空載磁場(chǎng)分析30-42
• 3.1 HECPM等效磁網(wǎng)絡(luò)模型的建立30-32
• 3.2 HECPM各部分磁阻計(jì)算32-37
• 3.2.1 定子磁阻32-33
• 3.2.2 爪極磁阻33-34
• 3.2.3 主氣隙磁阻34-36
• 3.2.4 其他部分磁阻36
• 3.2.5 磁動(dòng)勢(shì)源的等效36-37
• 3.3 結(jié)點(diǎn)磁位方程的建立37-40
• 3.4 HECPM空載磁場(chǎng)的等效磁網(wǎng)絡(luò)分析40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第四章 電感的測(cè)試與計(jì)算42-50
• 4.1 同步電機(jī)電感參數(shù)推導(dǎo)42-44
• 4.1.1 定子相繞組的自感43
• 4.1.2 定子相繞組間的互感43-44
• 4.1.3 交、直軸電感的推導(dǎo)44
• 4.2 道爾頓法測(cè)試電感44-46
• 4.3 有限元法計(jì)算電感46-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 HECPM的Matlab仿真模型搭建及調(diào)速50-64
• 5.1 HECPM的數(shù)學(xué)模型50-52
• 5.1.1 HECPM在abc坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型50-51
• 5.1.2 HECPM在dq0坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型51-52
• 5.2 電機(jī)本體模型建立52-56
• 5.3 調(diào)速系統(tǒng)仿真模型56-59
• 5.3.1 轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制的HECPM調(diào)速系統(tǒng)56-58
• 5.3.2 勵(lì)磁電流控制子系統(tǒng)58-59
• 5.4 仿真分析59-62
• 5.5 本章小結(jié)62-64
• 第六章 樣機(jī)試驗(yàn)64-69
• 6.1 空載發(fā)電試驗(yàn)64-65
• 6.2 弱磁調(diào)速試驗(yàn)65-68
• 6.3 本章小結(jié)68-69
• 第七章 全文總結(jié)與展望69-71
• 7.1 論文主要工作成果69
• 7.2 存在的不足和需要進(jìn)一步研究的工作69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文76-77
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表77

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