本文關(guān)鍵詞：少稀土輪輻式組合永磁型同步電機的設(shè)計與分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：永磁同步電機,尤其是采用釹鐵硼永磁勵磁的稀土永磁同步電機具有構(gòu)造簡單、運行可靠、體積小、質(zhì)量輕、損耗少、效率高等顯著優(yōu)點。作為一種戰(zhàn)略資源,近年來隨著稀土資源的不斷開采和相關(guān)保護政策的推行,國際市場上稀土價格不斷上漲,這無疑對稀土永磁同步電機在工業(yè)、國防等領(lǐng)域的進一步廣泛應(yīng)用造成了巨大的影響。為了減少稀土永磁電機中稀土永磁材料的用量,在學(xué)術(shù)領(lǐng)域越來越多的學(xué)者開始致力于“少稀土電機”或能夠替代稀土永磁電機的“非稀土電機”的研究。其中,非稀土材料如鐵氧體永磁材料等價格低廉,供應(yīng)穩(wěn)定,受到了相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注。但是,由于非稀土永磁材料的磁能積僅為釹鐵硼永磁材料的四分之一左右且矯頑力較低,如何在降低稀土永磁材料用量的同時保證電機的高功率密度以及如何提高電機的抗去磁能力成為該類非稀土電機或少稀土電機研究的主要熱點。本文首先了解了少稀土電機以及非稀土電機的發(fā)展現(xiàn)狀與結(jié)構(gòu)分類,針對目前非稀土鐵氧體永磁同步電機(Ferrite Permanent Magnet Motor,簡稱FPMM)存在的功率密度低、調(diào)速范圍窄、鐵氧體易被去磁等問題,提出了一種少稀土組合永磁型同步電機(Hybrid Permanent Magnet Motor,簡稱HPMM)。該電機同時使用鐵氧體永磁和釹鐵硼永磁進行勵磁,一方面保證了電機的功率密度,另一方面,由于釹鐵硼的矯頑力大,抗去磁能力強,組合永磁的結(jié)構(gòu)也使得電機有較強的抗去磁能力,彌補了鐵氧體永磁電機的缺陷。其次,由于HPMM中同時采用了兩種性能存在差異的永磁體材料進行勵磁,兩種永磁材料的工作點會互相影響,從而影響電機的整體性能。本文在該電機的設(shè)計中,重點介紹了兩種不同類型永磁體尺寸的設(shè)計方法,首先通過對組合永磁型同步電機進行磁路分析,從理論上分析了兩種永磁體的尺寸配比原則。然后,綜合考慮兩種永磁體相互作用下的工作點、電機的轉(zhuǎn)矩輸出能力、電機的調(diào)速范圍以及永磁體成本等因素,給出了永磁體的合理設(shè)計。為了更好地分析組合永磁同步電機的性能,本文將該電機與傳統(tǒng)內(nèi)嵌式稀土永磁同步電機進行比較。對比分析結(jié)果表明,在降低永磁體成本的基礎(chǔ)上,該電機仍能達到與內(nèi)嵌式稀土永磁同步電機(Rare-earth Permanent Magnet Motor,簡稱RPMM)相近的轉(zhuǎn)矩密度且有著更寬廣的調(diào)速范圍。此外,與傳統(tǒng)輪輻式鐵氧體電機相比,該電機也具有優(yōu)越的恒功率調(diào)速范圍、高速區(qū)更高的效率以及更強的抗去磁能力。最后,加工研制了HPMM和FPMM實驗樣機并搭建試驗臺架,進行了反電勢測量和負載實驗,實驗結(jié)果驗證了所提電機設(shè)計的合理性及可行性。
【關(guān)鍵詞】：少稀土 組合永磁勵磁 鐵氧體 寬調(diào)速 電磁性能 抗去磁能力
【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】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景與研究意義11-16
• 1.1.1 稀土危機11
• 1.1.2 非稀土電機研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2 少稀土電機16-18
• 1.2.1 少稀土電機研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 組合永磁型同步電機HPMM18
• 1.3 本課題主要研究的內(nèi)容18-21
• 第二章 HPMM結(jié)構(gòu)設(shè)計及主要參數(shù)確定21-35
• 2.1 HPMM結(jié)構(gòu)21-29
• 2.1.1 分數(shù)槽集中式繞組21
• 2.1.2 電機的極槽配比21-24
• 2.1.3 電機的繞組分布24-26
• 2.1.4 繞組因數(shù)的計算26-27
• 2.1.5 電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)27-29
• 2.2 HPMM主要參數(shù)29-34
• 2.2.1 額定參數(shù)29-31
• 2.2.2 電機主要尺寸31-32
• 2.2.3 繞組計算32-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第三章 HPMM永磁體尺寸設(shè)計35-51
• 3.1 永磁體尺寸設(shè)計理論分析36-38
• 3.2 永磁體尺寸對兩種永磁體工作點的影響38-44
• 3.2.1 永磁體厚度變化對兩種永磁體工作點的影響38-41
• 3.2.2 永磁體高度變化對兩種永磁體工作點的影響41-43
• 3.2.3 永磁體厚度和高度變化對永磁磁鏈的影響43-44
• 3.3 永磁體厚度對電機調(diào)速范圍的影響44-49
• 3.3.1 電機調(diào)速范圍理論分析44-47
• 3.3.2 基于調(diào)速范圍最優(yōu)的厚度配比設(shè)計47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第四章 HPMM調(diào)速性能及抗去磁能力分析51-63
• 4.1 HPMM調(diào)速性能分析51-55
• 4.2 HPMM效率特性55-56
• 4.3 HPMM抗去磁能力分析56-62
• 4.3.1 鐵氧體磁密圖57-60
• 4.3.2 鐵氧體工作點60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 HPMM電磁性能分析63-79
• 5.1 HPMM與RPMM的性能對比63-69
• 5.1.1 基本電磁性能63-66
• 5.1.2 調(diào)速性能66-68
• 5.1.3 永磁體成本68-69
• 5.2 HPMM與FPMM的性能對比69-77
• 5.2.1 調(diào)速性能70-72
• 5.2.2 抗去磁能力72-75
• 5.2.3 損耗與效率75-77
• 5.3 本章小結(jié)77-79
• 第六章 HPMM樣機與實驗驗證79-87
• 6.1 HPMM和FPMM樣機研制以及實驗平臺搭建79-83
• 6.2 HPMM電機實驗波形83-86
• 6.3 本章小結(jié)86-87
• 第七章 總結(jié)與展望87-89
• 7.1 總結(jié)87-88
• 7.2 展望88-89
• 參考文獻89-95
• 致謝95-96
• 在學(xué)期間參與的科研項目96
• 在學(xué)期間發(fā)表論文96

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