本文關鍵詞：不均勻Halbach永磁同步電機氣隙磁場分析及性能研究

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【摘要】：提高永磁電機的功率密度和降低轉矩脈動一直是永磁電機研究的熱點,Halbach永磁列陣有氣隙磁場更正弦、磁場幅值更大、自屏蔽效應等特點,自從提出后便受到了廣泛的關注,在電機等電磁工程領域得到廣泛應用。Habach永磁列陣在國內外都有大量的研究,主要是集中在分段式Halbach永磁列陣的磁場研究。根據(jù)目前永磁體的制造加工工藝,分段式Halbach永磁列陣是較好選擇,而且分段的塊數(shù)不宜過多,在塊數(shù)不多的情況下不同的永磁體對于氣隙磁場幅值和畸變率的貢獻明顯不同。國內外對不均勻的Halbach永磁電機的研究并不多,但是不等長度永磁體對氣隙磁場的影響很大,尤其在每極塊數(shù)較少的情況下,所以這個問題的研究是有必要而有意義的。本文首先提出了不均勻Halbach永磁電機的概念,并定義了主極占比例的意義。建立了不均勻Halbach永磁電機解析模型,推導了不考慮齒槽的不均勻Halbach永磁電機氣隙磁場分布解析式,并且用有限元仿真驗證了解析法的正確性。本文在得到的不均勻Halbach永磁電機解析模型的基礎上研究了主極占比例對氣隙磁場畸變率和基波幅值的影響,對比了均勻與不均勻Halbach永磁電機、不均勻Halbach與表貼式永磁電機、主極平行充磁與徑向充磁不均勻Halbach永磁電機,并證明了主極平行充磁不均勻Halbach永磁電機的優(yōu)越性。為了進一步的研究不均勻Halbach永磁電機的性能,本文基于保角變換法推導了考慮齒槽的不均勻Halbach永磁電機氣隙磁場分布解析式,并且用有限元仿真軟件驗證了其正確性。接著用麥克斯韋張量法推導了不均勻Halbach永磁電機齒槽轉矩解析式,用有限元仿真驗證了其正確性,并研究了主極占比例對不均勻Halbach永磁電機齒槽轉矩的影響,發(fā)現(xiàn)不均勻Halbach永磁電機能有效的改善齒槽轉矩,本文的研究對進一步的設計和優(yōu)化不均勻Halbach永磁電機提供了堅實的理論基礎。
【關鍵詞】：永磁同步電機 Halbach永磁列陣 氣隙磁場 齒槽轉矩
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 永磁電機發(fā)展概況11-13
• 1.3 Halbach永磁電機13-19
• 1.3.1 Halbach永磁列陣原理13-14
• 1.3.2 Halbach永磁列陣特點14-15
• 1.3.3 Halbach永磁列陣理論研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.4 Halbach永磁電機應用現(xiàn)狀16-19
• 第二章 不考慮開槽的不均勻Halbach永磁電機氣隙磁場分布解析法19-38
• 2.1 不均勻Halbach永磁電機介紹19-21
• 2.2 氣隙磁場分布解析解推導21-30
• 2.2.1 氣隙磁場分布推導21-24
• 2.2.2 剩余磁化強度計算24-30
• 2.3 有限元仿真驗證30-37
• 2.3.1 主極平行充磁的不均勻Halbach永磁電機解析模型驗證30-32
• 2.3.2 主極徑向充磁的不均勻Halbach永磁電機解析模型驗證32-33
• 2.3.3 平行充磁的表貼式永磁電機解析模型驗證33-35
• 2.3.4 徑向充磁的表貼式永磁電機解析模型驗證35-37
• 2.4 本章小結37-38
• 第三章 不考慮開槽的不均勻Halbach永磁電機氣隙磁場分析38-48
• 3.1 不均勻與均勻Halbach永磁電機氣隙磁場比較39-42
• 3.1.1 氣隙磁場畸變率對比39-40
• 3.1.2 氣隙磁場基波幅值對比40
• 3.1.3 極對數(shù)為2時氣隙磁場畸變率和基波幅值對比40-42
• 3.2 不均勻Halbach永磁電機與表貼式永磁電機氣隙磁場比較42-45
• 3.2.1 氣隙磁場絕對基波幅值的比較分析42-43
• 3.2.2 氣隙磁場相對基波幅值的比較分析43-44
• 3.2.3 氣隙磁場畸變率的比較分析44-45
• 3.3 主極充磁為徑向型與平行型的不均勻Halbach永磁電機氣隙磁場比較45-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第四章 考慮齒槽的不均勻Halbach永磁電機氣隙磁場分布解析法48-59
• 4.1 保角變換法簡介48-49
• 4.2 基于保角變換的氣隙磁場分布求解49-56
• 4.2.1 齒槽模型保角變換50-53
• 4.2.4 考慮齒槽的氣隙磁場分布解析推導53-56
• 4.3 有限元仿真驗證56-57
• 4.4 本章小結57-59
• 第五章 不均勻Halbach永磁電機齒槽轉矩研究59-64
• 5.1 永磁電機齒槽轉矩簡介59-61
• 5.1.1 麥克斯韋張量法60
• 5.1.2 虛位移法60-61
• 5.2 不均勻Halbach永磁電機齒槽轉矩解析法及仿真驗證61-62
• 5.3 主極占比例對齒槽轉矩影響62-63
• 5.4 本章小結63-64
• 結論與展望64-66
• 參考文獻66-70
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果70-71
• 致謝71-72
• 附表72

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本文編號：639185