本文關(guān)鍵詞：無(wú)軸承磁通切換永磁電機(jī)分析與設(shè)計(jì)

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【摘要】：集電機(jī)驅(qū)動(dòng)和磁軸承懸浮功能于一體的無(wú)軸承電機(jī)具有無(wú)摩擦、無(wú)潤(rùn)滑、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在飛輪儲(chǔ)能、航空航天、化工等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁型無(wú)軸承電機(jī),永磁體置于轉(zhuǎn)子,高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要考慮永磁體散熱和機(jī)械牢固性等問(wèn)題。本文提出了三相12/10極和12/14極無(wú)軸承磁通切換永磁電機(jī)(Bearingless Flux-Switching Permanent Magnet電機(jī),簡(jiǎn)稱BFSPM電機(jī)),其電樞繞組、懸浮繞組和永磁體均置于定子,轉(zhuǎn)子上既無(wú)繞組又無(wú)永磁體,冷卻條件好,適合高速運(yùn)行,繼承了磁通切換永磁電機(jī)(Flux-Switching Permanent Magnet電機(jī),簡(jiǎn)稱FSPM電機(jī))功率密度高、繞組具有互補(bǔ)性和一致性等特點(diǎn)。本文深入研究了兩種結(jié)構(gòu)的BFSPM電機(jī)電磁性能,并完成12/10極結(jié)構(gòu)樣機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和試制,搭建了基于TMS320F28335的BFSPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：(1)提出了三相12/10極和12/14極BFSPM電機(jī),詳細(xì)分析了兩種電機(jī)結(jié)構(gòu)和徑向懸浮力產(chǎn)生原理；(2)基于Ansoft參數(shù)化建模建立了BFSPM電機(jī)二維有限元模型,在此基礎(chǔ)上完成兩種不同結(jié)構(gòu)電機(jī)的性能比較,并進(jìn)一步分析12/10極電機(jī)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性以及轉(zhuǎn)子偏心后的性能變化；(3)深入研究了12/10極BFSPM電機(jī)分別在空載情況下、僅加載電樞電流以及僅加載懸浮電流情況下的鐵耗,計(jì)算了永磁體的渦流損耗和繞組銅耗；(4)推導(dǎo)了12/10極BFSPM電機(jī)輸出功率方程,并對(duì)主要尺寸參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析,確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案,給出主要設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)以及結(jié)構(gòu)圖紙,同時(shí)完成試驗(yàn)樣機(jī)加工；(5)搭建了基于TMS320F28335控制芯片的BFSPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái),主要包括功率變換電路、PWM驅(qū)動(dòng)隔離電路、電壓電流采樣調(diào)理以及保護(hù)電路等。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)軸承 磁通切換 懸浮力 有限元分析 電磁性能 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM351
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 無(wú)軸承電機(jī)研究背景與意義8-10
• 1.2 無(wú)軸承電機(jī)研究概況10-14
• 1.2.1 無(wú)軸承電機(jī)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 無(wú)軸承電機(jī)結(jié)構(gòu)12-14
• 1.3 無(wú)軸承磁通切換永磁電機(jī)的提出14-17
• 1.4 論文的研究目標(biāo)及內(nèi)容17-19
• 1.4.1 論文的研究目標(biāo)17
• 1.4.2 論文的主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 無(wú)軸承磁通切換永磁電機(jī)基本結(jié)構(gòu)及工作原理19-24
• 2.1 電機(jī)基本結(jié)構(gòu)分析19-20
• 2.2 電機(jī)工作原理20-23
• 2.2.1 磁通切換原理20-22
• 2.2.2 徑向懸浮原理22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 無(wú)軸承磁通切換永磁電機(jī)性能分析研究24-50
• 3.1 永磁電機(jī)的電磁性能分析一般方法24-25
• 3.2 無(wú)軸承磁通切換永磁電機(jī)有限元模型25-27
• 3.3 12/10極與12/14極BFSPM電機(jī)性能比較27-35
• 3.3.1 磁場(chǎng)分布比較27-31
• 3.3.2 轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力性能比較31-33
• 3.3.3 耦合特性比較33-35
• 3.4 12/10極BFSPM電機(jī)靜態(tài)電磁性能35-42
• 3.4.1 定位力矩35-36
• 3.4.2 永磁磁鏈及反電動(dòng)勢(shì)36-39
• 3.4.3 電感39-42
• 3.5 12/10極BFSPM電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心時(shí)有限元分析42-45
• 3.6 12/10極BFSPM電機(jī)損耗分析45-49
• 3.6.1 不同工作情況下鐵耗計(jì)算46-48
• 3.6.2 永磁體渦流損耗計(jì)算48-49
• 3.6.3 繞組銅耗計(jì)算49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第四章 無(wú)軸承磁通切換永磁電機(jī)設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化分析50-70
• 4.1 電機(jī)本體設(shè)計(jì)50-56
• 4.1.1 電機(jī)輸出功率方程50-53
• 4.1.2 電機(jī)主要尺寸參數(shù)關(guān)系53-56
• 4.2 電機(jī)參數(shù)優(yōu)化分析56-66
• 4.2.1 轉(zhuǎn)子齒寬與齒形56-59
• 4.2.2 定子齒寬59-61
• 4.2.3 永磁體磁化厚度與長(zhǎng)度61-63
• 4.2.4 氣隙厚度63-66
• 4.3 樣機(jī)設(shè)計(jì)66-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第五章 無(wú)軸承磁通切換永磁電機(jī)硬件設(shè)計(jì)70-81
• 5.1 BFSPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)70-71
• 5.2 功率變換電路設(shè)計(jì)71-73
• 5.3 PWM驅(qū)動(dòng)隔離電路73-74
• 5.4 電流電壓采樣及保護(hù)電路74-78
• 5.5 位移傳感器信號(hào)處理78-79
• 5.6 轉(zhuǎn)速與位置檢測(cè)電路79-80
• 5.7 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)80
• 5.8 本章小結(jié)80-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 全文工作總結(jié)81-82
• 6.2 進(jìn)一步工作展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 作者簡(jiǎn)介89

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本文編號(hào)：778157