永磁(Permanent Magnet,PM)電機在設(shè)計初期需要對其電磁特性及拓撲結(jié)構(gòu)進行大量的分析和優(yōu)化,以期達到最優(yōu)的性能。等效磁網(wǎng)絡(luò)(Equivalent Magnetic Network,EMN)法具有計算速度快、計算量適中和參數(shù)化簡單等優(yōu)點,非常適用于電機設(shè)計初期的性能分析和優(yōu)化設(shè)計。本文針對一臺混合轉(zhuǎn)子永磁(Hybrid Rotor Permanent Magnet,HRPM)電機建立了EMN模型,并在建模過程中提出了模塊化EMN建模思路和具有通用性的氣隙EMN模型,實現(xiàn)了基于EMN模型分析HRPM電機電磁特性和優(yōu)化磁路結(jié)構(gòu)的目的。本文主要的研究思路和研究成果如下:1.根據(jù)HRPM電機的拓撲結(jié)構(gòu)和磁場分布特點,建立了傳統(tǒng)的集總參數(shù)等效磁網(wǎng)絡(luò)(Lumped parameter EMN,LPEMN)模型和基于網(wǎng)格磁路單元的等效磁網(wǎng)絡(luò)(Mesh-based EMN,MEMN)模型。闡明了EMN模型的求解流程并采用MATLAB編寫了求解程序,完成了EMN模型的數(shù)值計算。2.提出參數(shù)化和模塊化MEMN建模的思路,分析了HRPM電機轉(zhuǎn)子中永磁體偏移角度和空氣磁障張角對電機電磁轉(zhuǎn)矩的影響,實現(xiàn)了基于EMN模型對HRPM電機轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析。3.針對HRPM電機氣隙磁場分布復(fù)雜、漏磁嚴重、磁通路徑不規(guī)律以及集總參數(shù)氣隙模型求解和建模過程復(fù)雜等問題,提出了磁通路徑可變、磁網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)不變的氣隙模型建模方法。該建模方法不僅計算精度高,還適用于其他PM電機的氣隙建模,具有通用性。4.基于LPEMN模型和MEMN模型計算了HRPM電機的磁鏈、反電勢、氣隙磁密和轉(zhuǎn)矩等電磁特性。通過與有限元(Finite element analysis,FEA)仿真結(jié)果和實驗測試結(jié)果對比,證明了本文提出的EMN模型計算速度快、計算精度合理,滿足電機設(shè)計初期快速優(yōu)化和分析電磁特性的要求。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM351
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 車用PM電機的發(fā)展前景和研究現(xiàn)狀
        1.2.1 車用PM電機的發(fā)展前景
        1.2.2 PM電機的研究現(xiàn)狀
    1.3 EMN的發(fā)展歷史及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 EMN的發(fā)展歷史
        1.3.2 EMN國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 課題研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
        1.4.1 課題研究主要內(nèi)容
        1.4.2 論文結(jié)構(gòu)
第二章 EMN模型的基本原理與求解
    2.1 EMN的理論基礎(chǔ)
        2.1.1 LPEMN的理論基礎(chǔ)
        2.1.2 MEMN的基本思想
    2.2 EMN模型中等效磁導(dǎo)的計算
        2.2.1 集總參數(shù)式磁導(dǎo)
        2.2.2 網(wǎng)格單元式磁導(dǎo)
    2.3 EMN模型求解
    2.4 本章小結(jié)
第三章 HRPM電機的EMN建模方案研究
    3.1 HRPM電機拓撲結(jié)構(gòu)及磁場分布特點
    3.2 HRPM電機的LPEMN模型
        3.2.1 定子LPEMN模型
        3.2.2 轉(zhuǎn)子LPEMN模型
        3.2.3 氣隙LPEMN模型
    3.3 HRPM電機的MEMN模型
        3.3.1 定子MEMN模型
        3.3.2 氣隙MEMN模型
        3.3.3 轉(zhuǎn)子MEMN模型
    3.4 MEMN模型與LPEMN模型建模方案對比
    3.5 本章小結(jié)
第四章 HRPM電機EMN模型的仿真與驗證
    4.1 FEA模型及參數(shù)設(shè)置
    4.2 磁鏈與反電勢
    4.3 氣隙磁密分布及相對磁導(dǎo)率云圖
    4.4 HRPM電機的電磁轉(zhuǎn)矩
    4.5 HRPM電機磁路優(yōu)化設(shè)計及分離轉(zhuǎn)矩分量
        4.5.1 HRPM電機轉(zhuǎn)子磁路優(yōu)化設(shè)計
        4.5.2 HRPM電機永磁轉(zhuǎn)矩與磁阻轉(zhuǎn)矩的分離
    4.6 EMN求解程序迭代收斂性分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 課題展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表論文與科研成果

【參考文獻】

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本文編號：2888355