發(fā)布時(shí)間：2019-11-08 03:50

【摘要】：橫向磁通永磁電機(jī)（Transverse FluxPermanent-magnet Motor，TFPM）作為一種新型特種電機(jī)，具有高轉(zhuǎn)矩密度、磁路解耦、結(jié)構(gòu)模塊化等優(yōu)點(diǎn)，以低速條件下轉(zhuǎn)矩密度大的優(yōu)異性能成為電機(jī)界研究的熱點(diǎn)。但漏磁大、功率因數(shù)低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大等缺點(diǎn)成為限制其發(fā)展的瓶頸，嚴(yán)重阻礙橫向磁通永磁電機(jī)在實(shí)際工程中的廣泛應(yīng)用。 本文在研究國內(nèi)外已有橫向磁場永磁電機(jī)的基礎(chǔ)上，提出一種具有盤式特征的新型雙六相橫向磁通永磁電機(jī)，針對(duì)其磁路模型、樣機(jī)結(jié)構(gòu)、三維電磁場和控制方案進(jìn)行認(rèn)真分析，并在搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行樣機(jī)運(yùn)行控制實(shí)驗(yàn)。本文以提出的一種可作為電動(dòng)車直驅(qū)式輪轂電機(jī)的新型電機(jī)為對(duì)象展開相關(guān)研究，主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。 （1）在橫向磁通電機(jī)數(shù)學(xué)模型和永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型研究基礎(chǔ)上，結(jié)合多相電機(jī)建模方法分析新型雙六相橫向磁通永磁電機(jī)的磁通磁路，采用磁路等效法，對(duì)新型電機(jī)的永磁體、切向極間漏磁、徑向極間漏磁和定子繞組及電機(jī)整體等進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；并給出功率因數(shù)計(jì)算方法，對(duì)導(dǎo)致TFPM功率因數(shù)低的原因以及改善方法進(jìn)行研究，該理論研究為樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制算法設(shè)計(jì)起到了很好的鋪墊作用。 （2）根據(jù)現(xiàn)有TFPM和軸向、徑向電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)，提出一種可用于電動(dòng)車直驅(qū)式輪轂的新型雙六相橫向磁通永磁電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要由四個(gè)定子單元和兩個(gè)轉(zhuǎn)子單元構(gòu)成，同時(shí)具有盤式特征和軸向組合特征。在三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件中對(duì)新型電機(jī)的定子單元和轉(zhuǎn)子單元等主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并提出了一種轉(zhuǎn)矩最大化為目標(biāo)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化了常規(guī)電機(jī)的設(shè)計(jì)思路。針對(duì)新型電機(jī)定子結(jié)構(gòu)特征，給出了主感抗、齒頂漏感抗和諧波漏感抗計(jì)算，為深入研究新型電機(jī)的結(jié)構(gòu)性能奠定了基礎(chǔ)。 （3）采用三維電磁場有限元分析軟件對(duì)新型電機(jī)結(jié)構(gòu)性能和電磁性能進(jìn)行分析，主要研究了造成橫向磁通電機(jī)功率因數(shù)低的漏磁系數(shù)影響因素和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響因素，分析了氣隙長度、定子鐵芯厚度和永磁體尺寸對(duì)電機(jī)空載漏磁系數(shù)的影響，及定子錯(cuò)開角度、氣隙長度和導(dǎo)磁條等因素對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響，，為減少電機(jī)漏磁和抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)提供理論指導(dǎo)依據(jù)。同時(shí)，對(duì)新型電機(jī)的電磁場分布和電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行仿真，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性與合理性。 （4）選擇普適性很強(qiáng)的直接轉(zhuǎn)矩控制和空間電壓矢量相結(jié)合作為控制方案進(jìn)行深入研究，分析了從控制角度抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)方法，針對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制的六扇區(qū)、十二扇區(qū)定子磁鏈細(xì)分法分析，提出了十八扇區(qū)定子磁鏈細(xì)分法和占空比算法相結(jié)合的改進(jìn)型空間電壓矢量直接轉(zhuǎn)矩控制方法；對(duì)比分析了各控制方法的性能，所提出的控制方案有效地抑制了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，適宜在控制算法要求簡單的工程應(yīng)用中得到推廣。 （5）構(gòu)建樣機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)樣機(jī)的空載反電動(dòng)勢、靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和空載運(yùn)行特性等進(jìn)行研究，驗(yàn)證新型雙六相橫向磁通永磁電機(jī)的數(shù)學(xué)建模、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有限元分析和控制方案選取的合理性，并對(duì)改進(jìn)型控制算法進(jìn)行樣機(jī)控制實(shí)驗(yàn)分析。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所提出的新型雙六相電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性，以及控制算法選擇正確性。研究成果豐富了電動(dòng)車直驅(qū)式輪轂電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)橫向磁通電機(jī)減小漏磁和抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)具有一定的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

電動(dòng)車輪轂?zāi)Ｐ?br>

文獻(xiàn)[45]對(duì)比研究了徑向磁通電機(jī)和橫個(gè)方面的性能，認(rèn)為橫向磁通電機(jī)在工作性[46]采用模糊控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的遠(yuǎn)程傳感器的矢量控制方式。瑞典皇家技術(shù)學(xué)院易于加工，但其線圈安裝工藝性較差,如圖
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM351

【參考文獻(xiàn)】

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1 陶果;邱阿瑞;李大雷;;新型聚磁式橫向磁場永磁推進(jìn)同步電動(dòng)機(jī)[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年10期

2 陳謝杰;王秀和;劉哲民;陳麗香;唐任遠(yuǎn);;橫向磁通永磁電機(jī)的三維電磁場分析[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2007年01期

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1 李洪鳳;Halbach陣列永磁球形電動(dòng)機(jī)三維磁場分析[D];天津大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2557642