本文關(guān)鍵詞：圓筒型開關(guān)磁鏈永磁直線電機(jī)的研究

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【摘要】：作為自由活塞斯特林發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī),圓筒型永磁直線電機(jī)雖然具有高功率密度、高效率等優(yōu)點(diǎn),但是電機(jī)在高速振蕩時,很難兼顧動子結(jié)構(gòu)的牢固性與電機(jī)的動態(tài)響應(yīng)特性,并且永磁體在高溫下易造成不可逆退磁。為了解決以上問題,本文對一種新型圓筒型開關(guān)磁鏈永磁直線電機(jī)進(jìn)行了深入研究,該電機(jī)動子結(jié)構(gòu)簡單、牢固、質(zhì)量輕,初級位于電機(jī)外側(cè)易于散熱,并且單相繞組使電機(jī)在啟動時更加易于控制。首先,本文討論了電機(jī)在不同工作狀態(tài)運(yùn)行的工作原理,推導(dǎo)了電機(jī)的基本電磁模型、等效電路模型和簡諧運(yùn)動模型。初步設(shè)計了一臺300W電機(jī)模型,在圓柱坐標(biāo)系下建立了電機(jī)的二維有限元模型。通過有限元分析,討論了電機(jī)的漏磁情況、氣隙磁密分布、電感波動、磁鏈波形、反電勢波形等基本電磁特性,分析了運(yùn)動狀態(tài)對于電機(jī)反電勢、功率、損耗、負(fù)載特性的影響。其次,本文研究了電機(jī)的永磁體形狀、定子/動子齒寬、動子軛部內(nèi)/外徑這些結(jié)構(gòu)變化對電機(jī)的影響,主要觀察了電機(jī)的反電勢、功率、功率密度、損耗、效率、推力等指標(biāo),優(yōu)化過程重點(diǎn)考慮電機(jī)具有較高的功率密度,以及較高的效率和推力。然后,本文討論了電機(jī)磁阻力的來源及主要削弱方法。通過有限元分析了電機(jī)磁阻力對推力的影響,經(jīng)過仿真對比,提出通過合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)配比來減弱磁阻力的方法,主要通過調(diào)整定子齒寬度和永磁體厚度的配合、定子齒寬度和動子齒寬的配合來實(shí)現(xiàn)。最后,本文分析了電機(jī)的三維穩(wěn)態(tài)溫度場特性,討論了封閉機(jī)殼下電機(jī)雙凸極結(jié)構(gòu)溫度場分布的特殊性。建立了電機(jī)的三維物理模型,確定了主要溫度場計算參數(shù),利用有限元軟件分析了電機(jī)的穩(wěn)態(tài)溫度場分布特點(diǎn),并且討論了不同冷卻條件對電機(jī)溫度場分布的影響。
【關(guān)鍵詞】：直線電機(jī) 開關(guān)磁鏈 斯特林發(fā)電系統(tǒng) 磁阻力 溫度場
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM359.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-22
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8
• 1.2 直線發(fā)電機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-14
• 1.2.1 斯特林發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理8-10
• 1.2.2 直線發(fā)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.3 FSPMLM的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)FSPMLM15-16
• 1.3.2 混合齒FSPMLM16-17
• 1.3.3 混合極FSPMLM17-18
• 1.3.4 混合勵磁FSPMLM18-19
• 1.3.5 其他結(jié)構(gòu)FSPMLM19-20
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 TFSPMLM的原理及有限元分析22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 TFSPMLM的基本工作原理22-24
• 2.2.1 發(fā)電機(jī)模式22-23
• 2.2.2 電動機(jī)模式23-24
• 2.3 TFSPMLM的數(shù)學(xué)模型24-28
• 2.3.1 基本電磁模型24-25
• 2.3.2 等效電路模型25-27
• 2.3.3 簡諧運(yùn)動模型27-28
• 2.4 TFSPMLM的設(shè)計28-29
• 2.4.1 電機(jī)材料的選取28
• 2.4.2 電機(jī)尺寸的設(shè)計28-29
• 2.5 TFSPMLM的有限元分析29-35
• 2.5.1 空載磁場分析29-30
• 2.5.2 磁鏈和反電勢分析30-32
• 2.5.3 電感分析32
• 2.5.4 推力分析32-33
• 2.5.5 損耗分析33-34
• 2.5.6 負(fù)載特性分析34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 第3章 TFSPMLM的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化37-44
• 3.1 引言37
• 3.2 定子內(nèi)/外徑比和永磁體厚度對電機(jī)性能的影響37-38
• 3.3 定子齒寬度對電機(jī)性能的影響38-39
• 3.4 動子齒寬度對電機(jī)性能的影響39-40
• 3.5 動子軛外徑對電機(jī)性能的影響40-42
• 3.6 動子軛內(nèi)徑對電機(jī)性能的影響42-43
• 3.7 本章小結(jié)43-44
• 第4章 TFSPMLM的磁阻力及其削弱方法44-51
• 4.1 引言44
• 4.2 磁阻力的原理與研究現(xiàn)狀44-46
• 4.2.1 齒槽力的研究44-45
• 4.2.2 端部力的研究45-46
• 4.3 磁阻力的計算與分析46-47
• 4.4 磁阻力的削弱方法47-50
• 4.4.1 定子齒寬度與永磁體厚度的配合對磁阻力的影響48-49
• 4.4.2 動子/定子齒寬的配合對磁阻力的影響49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 TFSPMLM的溫度場分析51-64
• 5.1 引言51
• 5.2 TFSPMLM溫度場求解模型的建立51-54
• 5.2.1 物理模型51-52
• 5.2.2 數(shù)學(xué)模型52-54
• 5.3 TFSPMLM溫度場熱參數(shù)的確定54-61
• 5.3.1 電機(jī)內(nèi)損耗的計算54-56
• 5.3.2 材料導(dǎo)熱系數(shù)的計算56-58
• 5.3.3 表面換熱系數(shù)的計算58-61
• 5.4 TFSPMLM溫度場的計算與分析61-63
• 5.6 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果69-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 程遠(yuǎn)雄;永磁同步直線電機(jī)推力波動的優(yōu)化設(shè)計研究[D];華中科技大學(xué);2011年

2 夏加寬;高精度永磁直線電機(jī)端部效應(yīng)推力波動及補(bǔ)償策略研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2006年

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本文編號：784627