本文關(guān)鍵詞：切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)及其混合勵(lì)磁技術(shù)研究

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【摘要】：永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)具有高效率、高功率密度和高可靠性等優(yōu)勢(shì);電勵(lì)磁電機(jī)氣隙磁場(chǎng)可調(diào)�；旌蟿�(lì)磁技術(shù)將電勵(lì)磁與永磁勵(lì)磁合理結(jié)合,在電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和航空電源系統(tǒng)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。本文首先對(duì)切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)展開(kāi)研究,對(duì)電機(jī)極槽配合、永磁體尺寸進(jìn)行了分析。通過(guò)有限元分析得到磁阻轉(zhuǎn)矩對(duì)總電磁轉(zhuǎn)矩的貢獻(xiàn);分析了電機(jī)實(shí)際加工結(jié)構(gòu)與電磁模型的差異對(duì)電機(jī)發(fā)電輸出特性和電動(dòng)輸出特性的影響;為提高輸出轉(zhuǎn)矩,在電樞反應(yīng)分析基礎(chǔ)上探討了定子槽大小和隔磁槽設(shè)計(jì)對(duì)電動(dòng)輸出能力的影響。轉(zhuǎn)子磁分路混合勵(lì)磁同步電機(jī)(Hybrid Excitation Synchronous Machine,HESM)在切向結(jié)構(gòu)PMSM基礎(chǔ)上利用混合勵(lì)磁技術(shù)發(fā)展而來(lái),兼具高功率密度和磁場(chǎng)可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。將轉(zhuǎn)子磁分路HESM與切向結(jié)構(gòu)PMSM進(jìn)行對(duì)比分析,研究了引入磁分路結(jié)構(gòu)對(duì)電樞反應(yīng)、電感特性、發(fā)電及電動(dòng)運(yùn)行輸出功率和永磁體工作點(diǎn)等的影響�；谵D(zhuǎn)子磁分路機(jī)理,提出并研究了內(nèi)置導(dǎo)磁橋轉(zhuǎn)子磁分路HESM與軸向非均勻氣隙轉(zhuǎn)子磁分路HESM兩種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分析了勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)對(duì)恒功率運(yùn)行特性與損耗的影響。設(shè)計(jì)并研制了100k W切向結(jié)構(gòu)PMSM與100k W轉(zhuǎn)子磁分路HESM樣機(jī),構(gòu)建了電機(jī)對(duì)拖實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了磁分路結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)發(fā)電與電動(dòng)運(yùn)行輸出性能的影響。分析了勵(lì)磁電流弱磁控制、直軸電流弱磁控制對(duì)電動(dòng)運(yùn)行的作用。最后驗(yàn)證了通過(guò)勵(lì)磁電流與直軸電流協(xié)調(diào)控制,轉(zhuǎn)子磁分路HESM可以獲得較寬高效率運(yùn)行范圍,大部分區(qū)域效率達(dá)到92%。
【關(guān)鍵詞】：切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī) 混合勵(lì)磁技術(shù) 轉(zhuǎn)子磁分路 弱磁控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 注釋表14-15
• 第一章 緒論15-28
• 1.1 課題背景和意義15-17
• 1.1.1 電動(dòng)汽車(chē)研究現(xiàn)狀15
• 1.1.2 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2 永磁同步電機(jī)研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 永磁同步電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)17-20
• 1.2.2 永磁同步電機(jī)弱磁控制20-21
• 1.2.3 切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與基本原理21-22
• 1.3 混合勵(lì)磁技術(shù)定義與研究現(xiàn)狀22-24
• 1.3.1 混合勵(lì)磁技術(shù)定義22
• 1.3.2 混合勵(lì)磁技術(shù)研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4 轉(zhuǎn)子磁分路混合勵(lì)磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)原理與研究基礎(chǔ)24-26
• 1.4.1 轉(zhuǎn)子磁分路混合勵(lì)磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與基本原理24-25
• 1.4.2 轉(zhuǎn)子磁分路混合勵(lì)磁同步電機(jī)磁路模型25-26
• 1.4.3 轉(zhuǎn)子磁分路混合勵(lì)磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型26
• 1.5 本課題主要研究?jī)?nèi)容26-28
• 第二章 切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)研究28-39
• 2.1 電動(dòng)汽車(chē)用切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)分析28-31
• 2.1.1 電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)指標(biāo)28
• 2.1.2 極槽配合28-29
• 2.1.3 永磁體尺寸選擇29-30
• 2.1.4 磁阻轉(zhuǎn)矩分析30-31
• 2.2 實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)電機(jī)性能的影響31-33
• 2.2.1 轉(zhuǎn)子疊片結(jié)構(gòu)變化31-32
• 2.2.2 定子斜槽32-33
• 2.3 基于電樞反應(yīng)分析的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-37
• 2.3.1 定子槽設(shè)計(jì)34-36
• 2.3.2 隔磁槽設(shè)計(jì)36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第三章 切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)混合勵(lì)磁技術(shù)研究39-61
• 3.1 轉(zhuǎn)子磁分路結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)特性的影響39-48
• 3.1.1 轉(zhuǎn)子磁分路機(jī)理39-40
• 3.1.2 磁分路結(jié)構(gòu)對(duì)電樞反應(yīng)的影響40-41
• 3.1.3 磁分路結(jié)構(gòu)對(duì)電感特性的影響41-44
• 3.1.4 磁分路結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)電、電動(dòng)運(yùn)行輸出能力的影響44-46
• 3.1.5 磁分路結(jié)構(gòu)對(duì)永磁體工作點(diǎn)的影響46-48
• 3.2 轉(zhuǎn)子磁分路機(jī)理新型拓?fù)溲芯?/span>48-54
• 3.2.1 內(nèi)置導(dǎo)磁橋轉(zhuǎn)子磁分路混合勵(lì)磁同步電機(jī)48-50
• 3.2.2 軸向非均勻氣隙轉(zhuǎn)子磁分路混合勵(lì)磁同步電機(jī)50-54
• 3.3 電動(dòng)汽車(chē)用轉(zhuǎn)子磁分路混合勵(lì)磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)分析54-60
• 3.3.1 轉(zhuǎn)子N極導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)54-57
• 3.3.2 轉(zhuǎn)子裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)57-58
• 3.3.3 勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)對(duì)恒功率運(yùn)行特性的影響58-59
• 3.3.4 勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)對(duì)損耗的影響59-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 第四章 切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)及其混合勵(lì)磁結(jié)構(gòu)對(duì)比實(shí)驗(yàn)與分析61-74
• 4.1 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)研制61
• 4.2 發(fā)電運(yùn)行輸出特性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析61-66
• 4.2.1 空載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析62-64
• 4.2.2 負(fù)載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析64-66
• 4.3 對(duì)拖實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)66-67
• 4.4 電動(dòng)運(yùn)行輸出特性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析67-72
• 4.4.1 空載損耗與空載電流分析67-68
• 4.4.2 輸出轉(zhuǎn)矩分析68-69
• 4.4.3 勵(lì)磁電流弱磁控制69-70
• 4.4.4 直軸電流弱磁控制70-71
• 4.4.5 勵(lì)磁電流與直軸電流協(xié)調(diào)控制71-72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 總結(jié)與展望74-76
• 5.1 本文工作總結(jié)74
• 5.2 后續(xù)工作展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-81
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：899131