本文關(guān)鍵詞：基于感應(yīng)勵(lì)磁的混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)研究

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【摘要】：混合勵(lì)磁是永磁勵(lì)磁和電勵(lì)磁兩種勵(lì)磁方式的有機(jī)結(jié)合,混合勵(lì)磁電機(jī)集成了電勵(lì)磁同步電機(jī)調(diào)磁方便和永磁同步電機(jī)效率高、轉(zhuǎn)矩／質(zhì)量比大等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又在最大程度上克服兩者的缺點(diǎn),因此自20世紀(jì)80年代被提出后就受到廣泛關(guān)注,有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。但是到目前為止所提出的混合勵(lì)磁方案大多數(shù)都存在一定的的問題：對于串聯(lián)式混合勵(lì)磁電機(jī)其結(jié)構(gòu)雖簡單,但是其磁路磁阻大,而且電機(jī)結(jié)構(gòu)一般需要電刷滑環(huán)裝置,使用不當(dāng)容易產(chǎn)生火花；并聯(lián)式混合勵(lì)磁電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)無刷化勵(lì)磁,但是需要專門的勵(lì)磁系統(tǒng),造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。在此基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了一種將感應(yīng)電勵(lì)磁和永磁結(jié)合起來的電機(jī)即基于感應(yīng)勵(lì)磁的混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)。該電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,無電刷滑環(huán),無需副勵(lì)磁機(jī),具有高功率密度、方便調(diào)磁的優(yōu)勢。本文研究了一種新型的基于感應(yīng)勵(lì)磁的混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī),介紹了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基本原理。利用等效磁路法和二維有限元法,對電機(jī)的磁場性能進(jìn)行了分析；并且制造了樣機(jī),對其進(jìn)行了空載調(diào)磁實(shí)驗(yàn)操作。本文具體的研究工作主要有以下幾個(gè)方面：(1)針對現(xiàn)有混合勵(lì)磁同步電機(jī)有刷結(jié)構(gòu)的勵(lì)磁方案,本文進(jìn)行無刷化改進(jìn),建立了一種基于感應(yīng)調(diào)磁的混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)模型,該電機(jī)能夠克服感應(yīng)電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)和永磁電機(jī)的缺陷,同時(shí)又能最大程度的兼顧兩者的優(yōu)點(diǎn),比較容易調(diào)節(jié)勵(lì)磁而且實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的無刷化結(jié)構(gòu)。(2)本文詳細(xì)地介紹了該發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理,根據(jù)要求設(shè)計(jì)了電樞繞組的連接方案,介紹了電機(jī)結(jié)構(gòu)的主要參數(shù),包括電機(jī)額定運(yùn)行參數(shù)、定子槽的設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)子槽的確定。通過合理的電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),充分發(fā)揮永磁勵(lì)磁和感應(yīng)勵(lì)磁兩者的優(yōu)點(diǎn)。(3)建立了基于感應(yīng)勵(lì)磁的混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的等效磁路模型。利用解析法分析了定子輔助繞組電流和轉(zhuǎn)子感應(yīng)勵(lì)磁繞組電流的關(guān)系,得出轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁勢。按照電機(jī)實(shí)際磁通的路徑關(guān)系,將轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁勢和永磁磁勢結(jié)合起來建立了電機(jī)的等效磁路分析模型,從磁路的角度初步分析了磁場調(diào)節(jié)原理。(4)利用Ansoft Maxwell 2D軟件建立了二維有限元模型,通過仿真分析了IE-HESG的磁場分布情況和一系列的工作特性曲線,并且對比分析了同一尺寸下普通感應(yīng)勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)的工作特性,充分顯示出本文所研究電機(jī)調(diào)磁方便、效率較高的優(yōu)點(diǎn)。(5)根據(jù)設(shè)計(jì)要求,研制了一臺樣機(jī),并為樣機(jī)搭建了電機(jī)試驗(yàn)平臺,對該電機(jī)進(jìn)行了空載試驗(yàn),對比分析了試驗(yàn)和二維有限元仿真分析得出的空載特性曲線,兩者的結(jié)果基本一致,進(jìn)一步驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)電機(jī)的合理性。
【關(guān)鍵詞】：感應(yīng)調(diào)磁 混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī) 無刷 并聯(lián)結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM31
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-15
• 第1章 緒論15-23
• 1.1 課題研究背景和意義15-17
• 1.1.1 永磁同步發(fā)電機(jī)15-16
• 1.1.2 感應(yīng)勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)16
• 1.1.3 混合勵(lì)磁同步電機(jī)16-17
• 1.2 混合勵(lì)磁同步電機(jī)的研究現(xiàn)狀17-20
• 1.2.1 串聯(lián)式混合勵(lì)磁同步電機(jī)的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.2 并聯(lián)式混合勵(lì)磁同步電機(jī)的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 混合勵(lì)磁同步電機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展前景20-21
• 1.4 基于感應(yīng)勵(lì)磁的混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的提出21
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容21-23
• 第2章 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)23-25
• 2.3 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的工作原理25-27
• 2.4 基于感應(yīng)勵(lì)磁的混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的繞組設(shè)計(jì)27-30
• 2.5 主要尺寸的介紹30-33
• 2.5.1 額定參數(shù)30-31
• 2.5.2 電機(jī)定轉(zhuǎn)子技術(shù)參數(shù)31-33
• 2.6 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)33-34
• 2.7 本章小結(jié)34-35
• 第3章 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的等效磁路法分析35-53
• 3.1 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流分析35-41
• 3.1.1 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流表達(dá)式35-38
• 3.1.2 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的等效轉(zhuǎn)子電流表達(dá)式38-39
• 3.1.3 轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流理論解與仿真結(jié)果比較39-41
• 3.2 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)等效磁路模型分析41-44
• 3.3 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的各部分磁阻計(jì)算44-51
• 3.3.1 永磁體磁阻的計(jì)算44-45
• 3.3.2 主氣隙磁阻的計(jì)算45-46
• 3.3.3 定轉(zhuǎn)子鐵心磁阻的計(jì)算46-51
• 3.4 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)空載電勢的計(jì)算51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 基于感應(yīng)勵(lì)磁的混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的有限元分析53-70
• 4.1 Ansoft Maxwell二維有限元軟件53-55
• 4.1.1 二維磁場的有限元方程53-55
• 4.1.2 Ansoft Maxwell二維有限元軟件55
• 4.2 基于Ansoft Maxwell 2D的二維有限元建模55-57
• 4.2.1 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的二維有限元模型的建立55-56
• 4.2.2 網(wǎng)格剖分56-57
• 4.3 感應(yīng)勵(lì)磁式混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的磁場分析57-62
• 4.3.1 電機(jī)空載情況下的磁場分析57-60
• 4.3.2 電機(jī)結(jié)構(gòu)對氣隙磁密的影響60-62
• 4.4 發(fā)電機(jī)的工作特性分析62-69
• 4.4.1 調(diào)磁特性62-64
• 4.4.2 空載特性分析64-66
• 4.4.3 外特性分析66-68
• 4.4.4 調(diào)節(jié)特性分析68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第5章 基于感應(yīng)勵(lì)磁的混合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)的試驗(yàn)研究70-76
• 5.1 樣機(jī)研制70-71
• 5.2 樣機(jī)試驗(yàn)71-75
• 5.2.1 直流電阻的測定71-72
• 5.2.2 空載試驗(yàn)72-75
• 5.3 本章小結(jié)75-76
• 第6章 全文總結(jié)76-78
• 6.1 本文主要工作76-77
• 6.2 下一步工作展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 致謝83-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84-85
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表85

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