本文關(guān)鍵詞：定子永磁型無軸承電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析

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【摘要】：無軸承電機(jī)集驅(qū)動(dòng)與自懸浮功能于一體,是目前高速及超高速電機(jī)研究領(lǐng)域的前沿。無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn),但其效率和功率密度低于無軸承永磁電機(jī)；而傳統(tǒng)的無軸承永磁電機(jī),永磁體置于轉(zhuǎn)子,電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)永磁體散熱和機(jī)械牢固性問題不容忽視。本文將無軸承開關(guān)磁阻電機(jī)的簡單結(jié)構(gòu)和無軸承轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)的高效率相結(jié)合,提出并研究了一種新型的定子永磁型無軸承(Stator permanent magnet bearingless,簡稱SPMB)電機(jī),并對(duì)雙繞組SPMB電機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),推導(dǎo)了徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型,試制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),為該電機(jī)的進(jìn)一步控制系統(tǒng)研究奠定了理論基礎(chǔ)。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1、提出了雙繞組SPMB電機(jī),對(duì)電機(jī)的運(yùn)行原理以及懸浮原理進(jìn)行了分析；2、闡述了雙繞組SPMB電機(jī)通用設(shè)計(jì)方法,結(jié)合具體的設(shè)計(jì)參數(shù)給出了12/8極雙繞組SPMB電機(jī)的初始尺寸；3、利用簡單磁路法分析了雙繞組SPMB電機(jī)的等效磁路,推導(dǎo)了電機(jī)的徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型；4、利用有限元軟件對(duì)雙繞組SPMB電機(jī)模型進(jìn)行了參數(shù)化建模,綜合電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力輸出特性對(duì)永磁體磁化方向厚度進(jìn)行了局部優(yōu)化,得到優(yōu)化后的電機(jī)模型。以此為基礎(chǔ),分析了電機(jī)的磁場分布,驗(yàn)證了電機(jī)的懸浮原理,進(jìn)一步分析了電機(jī)的電磁特性(空載磁鏈、繞組電感)、懸浮特性、轉(zhuǎn)矩特性以及轉(zhuǎn)子偏心對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力輸出的影響；5、提出了可以使控制電路進(jìn)一步簡化的兩種共繞組SPMB電機(jī)結(jié)構(gòu),利用有限元軟件對(duì)兩種共繞組SPMB電機(jī)進(jìn)行了建模,從電機(jī)磁場分布、懸浮特性以及轉(zhuǎn)矩特性出發(fā),對(duì)兩種共繞組SPMB電機(jī)進(jìn)行了分析,并對(duì)兩種電機(jī)結(jié)構(gòu)的徑向懸浮力輸出能力進(jìn)行了對(duì)比研究；6、完成了雙繞組SPMB電機(jī)樣機(jī)的加工,對(duì)電機(jī)的懸浮繞組電感、電樞繞組電感和空載反電勢進(jìn)行了測試和分析,驗(yàn)證了雙繞組SPMB電機(jī)理論的正確性。
【關(guān)鍵詞】：無軸承 雙凸極永磁電機(jī) 數(shù)學(xué)模型 徑向懸浮力 本體設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM35
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 符號(hào)14-17
• 第1章 緒論17-27
• §1.1 無軸承電機(jī)的研究背景及常見結(jié)構(gòu)17-21
• §1.1.1 無軸承電機(jī)產(chǎn)生的背景17-19
• §1.1.2 無軸承電機(jī)的常見結(jié)構(gòu)19-21
• §1.2 無軸承電機(jī)的發(fā)展及概況21-22
• §1.2.1 研究歷史21
• §1.2.2 研究現(xiàn)狀21-22
• §1.3 定子永磁型電機(jī)的背景及概況22-26
• §1.3.1 定子永磁型電機(jī)產(chǎn)生的背景22
• §1.3.2 定子永磁型電機(jī)的概況22-26
• §1.4 本課題研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)26-27
• §1.4.1 課題主要研究內(nèi)容26
• §1.4.2 論文結(jié)構(gòu)26-27
• 第2章 雙繞組SPMB電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理27-35
• §2.1 DSPM電機(jī)的典型結(jié)構(gòu)27-28
• §2.2 無軸承電機(jī)的基本工作原理28-30
• §2.2.1 電機(jī)中的電磁力29
• §2.2.2 無軸承電機(jī)懸浮原理29-30
• §2.3 12/8極雙繞組SPMB電機(jī)的提出及工作原理30-33
• §2.3.1 雙繞組SPMB電機(jī)的提出30
• §2.3.2 雙繞組SPMB電機(jī)基本結(jié)構(gòu)30-31
• §2.3.3 雙繞組SPMB電機(jī)的工作原理31-33
• §2.4 本章小結(jié)33-35
• 第3章 雙繞組SPMB電機(jī)的設(shè)計(jì)35-47
• §3.1 定子永磁型無軸承電機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)與方法35-36
• §3.2 電機(jī)的功率方程36-37
• §3.3 通用的設(shè)計(jì)方法37-44
• §3.3.1 定轉(zhuǎn)子齒極數(shù)和相數(shù)38
• §3.3.2 定、轉(zhuǎn)子極弧的選取38-41
• §3.3.3 永磁體尺寸41-42
• §3.3.4 電機(jī)繞組的匝數(shù)42-44
• §3.4 雙繞組SPMB電機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)44-45
• §3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 雙繞組SPMB電機(jī)的電磁特性分析47-75
• §4.1 雙繞組SPMB電機(jī)的數(shù)學(xué)模型47-57
• §4.1.1 轉(zhuǎn)子位置角定義48
• §4.1.2 磁導(dǎo)表達(dá)式48-52
• §4.1.3 電感表達(dá)式52-55
• §4.1.4 懸浮力表達(dá)式55-57
• §4.2 雙繞組SPMB電機(jī)的二維有限元建模及部分優(yōu)化57-61
• §4.2.1 雙繞組SPMB電機(jī)的二維有限元建模57-58
• §4.2.2 永磁體磁化方向厚度優(yōu)化58-61
• §4.3 雙繞組SPMB電機(jī)的磁場分析61-65
• §4.3.1 磁場分布61-62
• §4.3.2 永磁體和懸浮繞組共同作用下的磁場分布62-65
• §4.4 雙繞組SPMB電機(jī)的電磁特性65-73
• §4.4.1 繞組磁鏈65-66
• §4.4.2 繞組電感66-68
• §4.4.3 雙繞組SPMB電機(jī)的徑向懸浮力68-71
• §4.4.4 雙繞組SPMB電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩71-72
• §4.4.5 轉(zhuǎn)子偏心對(duì)雙繞組SPMB電機(jī)電磁特性的影響72-73
• §4.5 本章小結(jié)73-75
• 第5章 共繞組SPMB電機(jī)75-89
• §5.1 共繞組SPMB電機(jī)結(jié)構(gòu)與功率電路75-77
• §5.1.1 共繞組SPMB電機(jī)結(jié)構(gòu)75-76
• §5.1.2 改進(jìn)式共繞組SPMB電機(jī)結(jié)構(gòu)76-77
• §5.1.3 共繞組SPMB電機(jī)的功率電路77
• §5.2 兩種共繞組SPMB電機(jī)的磁場分析77-78
• §5.3 兩種共繞組SPMB電機(jī)的懸浮力與轉(zhuǎn)矩特性78-85
• §5.3.1 共繞組SPMB電機(jī)的懸浮力與轉(zhuǎn)矩特性78-82
• §5.3.2 改進(jìn)式共繞組SPMB電機(jī)的徑向懸浮力82-85
• §5.4 兩種共繞組SPMB電機(jī)懸浮性能的對(duì)比分析85-88
• §5.5 小結(jié)88-89
• 第6章 雙繞組SPMB電機(jī)樣機(jī)性能測試89-95
• §6.1 樣機(jī)實(shí)物89-91
• §6.2 電感測試91-92
• §6.3 反電勢測試92-93
• §6.4 小結(jié)93-95
• 第7章 全文總結(jié)與展望95-97
• §7.1 全文總結(jié)95
• §7.2 展望95-97
• 參考文獻(xiàn)97-103
• 攻讀碩士期間的學(xué)術(shù)成果103-105
• 致謝105

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王嘉楠;程明;賈紅云;;新型定子永磁型無軸承電機(jī)電磁特性分析[J];微電機(jī);2015年11期

2 程明;張淦;花為;;定子永磁型無刷電機(jī)系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)綜述[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年29期

3 劉奕辰;朱q，

本文編號(hào)：865208