本文關(guān)鍵詞：基于SMC的混合磁路永磁同步電機(jī)的基礎(chǔ)問題研究

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【摘要】：隨著航空航天、深海探測和汽車工業(yè)的發(fā)展,高轉(zhuǎn)矩密度電機(jī)逐漸成為現(xiàn)代永磁電機(jī)的研究熱點(diǎn)。目前通常采用增加電機(jī)極對數(shù)來提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度,電機(jī)極對數(shù)的增加會導(dǎo)致電機(jī)的鐵損快速增加,進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)總損耗的增加。軟磁復(fù)合材料具有低損耗、各向同性等優(yōu)點(diǎn),為制造具有復(fù)雜磁路的永磁電機(jī)提供了可能。本文提出一種利用軟磁復(fù)合材料并結(jié)合軸向磁通與徑向磁通的永磁同步電機(jī),介紹了此電機(jī)的結(jié)構(gòu)、說明了其運(yùn)行原理、并對設(shè)計原則與步驟進(jìn)行了詳細(xì)的分析。對混合磁路永磁電機(jī)進(jìn)行了有限元計算,并著重分析了電機(jī)空載、負(fù)載狀態(tài),同時驗(yàn)證了本文設(shè)計方案的可行性。隨后分析了不同氣隙長度、不同槽寬、不同槽深、不同長徑比對電機(jī)空載空載反電勢的影響。結(jié)果顯示,由于混合磁路永磁電機(jī)槽口較大,增大電機(jī)的槽深、槽寬都會使電機(jī)空載反電勢中的三次諧波增大。但若槽深、槽寬較小,混合磁路永磁電機(jī)的電密度將會很大,導(dǎo)致電機(jī)繞組的溫升較高,同時槽漏抗也會大大增加;只有增大電機(jī)氣隙厚度,電機(jī)反電勢中的三次諧波才會減小。為了突出混合磁路電機(jī)在提升轉(zhuǎn)矩密度方面的優(yōu)勢,本文設(shè)計了一個與混合磁路電機(jī)相同體積的圓筒形永磁電機(jī)作為對比電機(jī)。通過對比可以看出,在體積相同、電負(fù)荷相同、較大磁負(fù)荷的情況下,混合磁路永磁電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩要比傳統(tǒng)的圓筒形永磁電機(jī)大很多。針對混合永磁電機(jī)的定子損耗、轉(zhuǎn)子渦流損耗、永磁體渦流損耗以及銅耗進(jìn)行了計算,額定狀態(tài)下混合磁路永磁電機(jī)的效率為88.6%。分析了、負(fù)載電流大小、電流超前相位、滯后相位、氣隙厚度、槽寬、槽深的改變對電機(jī)損耗的影響。結(jié)果顯示改變氣隙厚度對電機(jī)損耗改變最為明顯。然后對比分析了轉(zhuǎn)子分別采用10號鋼和SMC時對轉(zhuǎn)子渦流的影響,有限元計算結(jié)果顯示,采用SMC作為轉(zhuǎn)子的材料可以大幅度降低轉(zhuǎn)子的渦流損耗,同時對電機(jī)其他性能幾乎沒有影響。最后,對混合磁路永磁電機(jī)的溫升進(jìn)行了有限元計算,雖然SMC導(dǎo)熱性能較普通硅鋼片差很多,但是由于SMC材料具有各向同性的特性,散熱更均勻,達(dá)到穩(wěn)態(tài)時電機(jī)各個部分溫度均不高,因此混合磁路永磁電機(jī)不需要外部強(qiáng)制冷卻。
【關(guān)鍵詞】：SMC 混合磁路 參數(shù)優(yōu)化 損耗 溫升
【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】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 軟磁復(fù)合材料9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 軸向磁場電機(jī)10-12
• 1.2.2 橫向磁場電機(jī)12-13
• 1.2.3 爪極電機(jī)13-14
• 1.2.4 垂直電機(jī)14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 基于SMC混合磁路永磁同步電機(jī)的設(shè)計方法16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 混合磁路永磁電機(jī)的工作原理16-18
• 2.3 混合磁路電機(jī)電磁設(shè)計的有關(guān)分析18-20
• 2.3.1 混合磁路電機(jī)的設(shè)計原則18-19
• 2.3.2 電磁設(shè)計主要步驟19-20
• 2.4 重要參數(shù)及結(jié)構(gòu)的確定20-24
• 2.4.1 環(huán)形開槽對氣隙磁密影響的等效20-21
• 2.4.2 永磁體厚度與極槽配合的選擇21-22
• 2.4.3 定子繞組的選擇22-23
• 2.4.4 轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的選擇23-24
• 2.5 小結(jié)24-25
• 第3章 混合磁路永磁電機(jī)的有限元計算25-42
• 3.1 引言25
• 3.2 空載分析25-30
• 3.2.1 定子鐵心磁密分析25-27
• 3.2.2 氣隙磁密27-28
• 3.2.3 空載反電勢28-30
• 3.3 負(fù)載分析30-33
• 3.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對混合磁路電機(jī)的影響33-36
• 3.4.1 槽口寬度的影響33-34
• 3.4.2 槽深的影響34-35
• 3.4.3 氣隙厚度的影響35-36
• 3.5 長徑比對混合磁路永磁電機(jī)的影響36-39
• 3.6 與傳統(tǒng)圓筒形永磁電機(jī)的對比39-41
• 3.7 小結(jié)41-42
• 第4章 混合磁路永磁電機(jī)的損耗計算42-59
• 4.1 引言42
• 4.2 電機(jī)損耗分析42-45
• 4.2.1 定子鐵耗分析42-44
• 4.2.2 永磁體渦流損耗分析44
• 4.2.3 轉(zhuǎn)子渦流損耗分析44-45
• 4.2.4 繞組銅耗45
• 4.3 損耗計算的原理45-47
• 4.4 電機(jī)損耗的有限元計算47-50
• 4.4.1 電機(jī)空載損耗的計算47-48
• 4.4.2 電機(jī)額定負(fù)載時的損耗計算48-50
• 4.5 電機(jī)損耗影響因素的探究50-58
• 4.5.1 負(fù)載電流對電機(jī)損耗的影響50-51
• 4.5.2 內(nèi)功率因數(shù)角對電機(jī)負(fù)載時損耗的影響51-53
• 4.5.3 氣隙長度對混合磁路永磁電機(jī)損耗的影響53-55
• 4.5.4 槽寬對混合磁路永磁電機(jī)損耗的影響55-56
• 4.5.5 槽深對混合磁路永磁電機(jī)損耗的影響56-57
• 4.5.6 轉(zhuǎn)子采用不同材料時損耗的對比57-58
• 4.6 小結(jié)58-59
• 第5章 混合磁路永磁同步電機(jī)的溫升計算59-65
• 5.1 引言59
• 5.2 電機(jī)尺寸參數(shù)的最終確定59
• 5.3 材料傳熱系數(shù)以及表面散熱系數(shù)的確定59-61
• 5.3.1 傳熱系數(shù)的確定59-60
• 5.3.2 表面散熱系數(shù)的確定60
• 5.3.3 熱源60-61
• 5.4 混合磁路永磁電機(jī)暫態(tài)溫升計算與分析61-64
• 5.5 小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果70-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳萍;唐任遠(yuǎn);佟文明;賈建國;段慶亮;;高功率密度永磁同步電機(jī)永磁體渦流損耗分布規(guī)律及其影響[J];電工技術(shù)學(xué)報;2015年06期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 江善林;高速永磁同步電機(jī)的損耗分析與溫度場計算[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 孔曉光;高速永磁電機(jī)定子損耗和溫升研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李晶;盤式電機(jī)電磁場分析[D];北京交通大學(xué);2011年

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本文編號：893686