【摘要】：近年來,永磁電機的弱磁擴速問題一直是研究的熱點話題。由于永磁電機的勵磁磁場是由永磁體產生,電機一旦加工完成其勵磁磁場難以調節(jié),這導致電動運行時,恒功率區(qū)較窄,調速范圍有限;發(fā)電運行時,電壓調節(jié)范圍較小,去磁困難。當需要擴速時,通常施加持續(xù)的d軸電流來削弱氣隙磁場,此時永磁體易發(fā)生不可逆退磁,因而極大的限制了永磁電機的適用場合。本文提出了一種新型可變磁通分離定子永磁型爪極電機,采用記憶型永磁體勵磁,在保證電機較高能量密度的基礎上,通過電流脈沖改變永磁體的磁化水平,提高了永磁電機弱磁擴速能力的同時,使電機具有較低的調磁損耗,提高了電機的效率。首先,對可變磁通分離定子永磁型爪極電機的結構進行分析。根據勵磁形式的不同,分別對串聯式和并聯式混合永磁體勵磁結構電機的工作原理和磁路進行比較說明。針對磁路中存在的不可忽視的漏磁問題,分析了漏磁磁路并推導了主要漏磁的磁導計算式。結合主磁路以及主要的漏磁磁路建立了可變磁通分離定子永磁型爪極電機的等效磁路模型,給出了模型中各磁參量的計算式以及計算流程,并根據電機的等效磁路模型和漏磁情況建立完整的可變磁通分離定子永磁型爪極電機的數學模型。其次,對鋁鎳鈷記憶型永磁體的調磁機理和調磁能力進行探究。從鋁鎳鈷永磁體的退磁曲線入手,找到有效線性控制范圍。在空載和額定負載條件下,對單一鋁鎳鈷永磁體、串聯式混合永磁體和并聯式混合永磁體勵磁形式電機的氣隙磁場以及磁場調節(jié)能力進行分析,確定不同勵磁形式對應的有效磁場調節(jié)范圍,找到不同勵磁形式磁場調節(jié)的規(guī)律。通過對比分析,總結影響可變磁通分離定子永磁型爪極電機磁場調節(jié)能力的一般規(guī)律。然后,對爪極形狀與電機漏磁之間的關系進行分析,并討論了選擇斜爪形狀的合理性。結合等效磁路模型中可變磁通分離定子永磁型爪極電機的主要漏磁形式,通過改變爪極結構的主要參數,探究影響電機漏磁主要的爪極結構參數。根據參數變化規(guī)律優(yōu)化爪極結構的設計并驗證結論的有效性。最后,對電機的運行特性進行計算。電機的運行特性包含電機的轉矩以及損耗情況。在計算中,一方面討論了電機轉矩波動產生的原因,并推導了電機齒槽轉矩的計算式;另一方面與常規(guī)電勵磁爪極電機進行比較,比較電機在不同轉速條件下的損耗和溫升,驗證電機在磁場調節(jié)過程中的高效性。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文與藍色部分為切向充磁的永磁體 N 極與 S 極，永磁體采用鋁鎳鈷（AlNiCo）材料，該永磁材料具有剩磁 Br高，，矯頑力 Hc很低的特點。轉子由永磁體，導磁材料（與永磁體相鄰的部分）及非磁性材料（黃色三角形部分）構成“三明治夾層結構，用機械的方法固定在一根非磁性軸上。在初始狀態(tài)下，轉子上的永磁體產生的磁場由箭頭所示，此時磁通為max 。當在定子上施加一個與永磁體原磁化方向相反的直軸去磁電流脈沖di 后，轉子永磁體被部分去磁，此時在距離非磁性軸表面0r 的位置處產生一個分界面，使得永磁體被分成磁化方向不同的兩個部分，穿過氣隙的主磁通減小，如圖 1-1 b)所示。該電機通過控制直軸去磁電流脈沖 改變永磁體磁化水平，并且永磁材料對該變化具有記憶性，因而通過改變永磁體磁化強度而實現的可變磁通永磁電機也被稱作記憶電機。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文隙，因而主磁通經上爪到達穿過氣隙進入定子”，實際上相鄰的上下爪極間距并不滿足遠大于氣隙長度的要求，并且由于定子開槽作用，變相提高了等效氣隙長度，更進一步的促使了漏磁現象的產生，因而減少漏磁的優(yōu)化是爪極電機設計中的重要一環(huán)。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM351

【參考文獻】

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本文編號：2676486