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新型轮毂式五相容错永磁电机的设计与分析
| 论文题名： | 新型轮毂式五相容错永磁电机的设计与分析 |
| 关键词： | 永磁电机;有限元方法;轮毂式五相容错;电动汽车;电磁特性 |
| 摘要： | 随着人们对于全球变暖和能量危机的问题关注越来越多,电动汽车的提出被认为是减少温室气体排放和能源利用率的好办法。很显然驱动电机对于电动汽车来说是一个非常关键的技术。在过去的几十年中,永磁电机由于它结构的坚固、高功率密度和高效率吸引了越来越多的关注。近些年来,容错永磁电机由于高可靠性和高效率变得非常有吸引力。容错永磁电机被定义成不同相之间需要电磁、热、物理隔离。单层分数槽集中绕组和多相拓扑结构被引入到所提出的容错电机中。然而,不同相之间仍然有很多的电磁耦合。优化后的极槽数组合能减少这样的电磁耦合。相对于传统的三相电机来说,多相电机的一个显著优势是高的容错性能和可靠性。例如,对于五相电机来说,失去两相也不会妨碍电机的连续运行,甚至启动。这是对于电动汽车来说是非常重要的。多相电机系统的另一个优势是改善噪音特性和减少定子中的铜耗。多相电机系统的额外自由度使得我们能够注入电流谐波。由于一些固有特性的不同,内嵌式永磁电机在某些方面比表贴式永磁电机更有优势。由于转子凸极和永磁体产生的磁力矩相互作用,内嵌式永磁电机会产生磁阻转矩。因此,内嵌式永磁电机的转矩密度高于表贴式的。此外,由于磁阻转矩的利用,内嵌式永磁电机拥有更广的弱磁调速范围。并且由于转子的坚固性,使得它更适合运用在电动汽车中。 本文提出一种新型轮毂式五相容错内嵌永磁电机来用于四轮独立驱动电动汽车,具有以下特点:五相单层集中绕组、不等齿宽的容错齿和优化后的极槽数组合被引入,用以提高电机的容错操作性能;偏心的电枢齿和不等齿宽被采用来达到正弦反电动势波形,这样非常有利于减少转矩脉动;随着永磁体采用内嵌方式,可以通过合理利用磁阻转矩来增大转矩密度。本文中,电机的二维物理模型在Ansoft平台下建立起来,并在此基础上,对电机内的电磁场进行分析与计算。分析了电机电枢磁场和空载磁场分布特点、气隙磁密、空载磁链、空载反电势、齿槽转矩、电感、电磁转矩等电磁特性。由于电机空载反电势接近正弦分布,使得电机非常适于合交流运行的应用场合。在此基础上,本文研究了电机结构参数的改变对电机特性的影响。主要针对电机气隙长度、每极内永磁体之间的角度、电枢齿、容错齿宽度和电枢齿偏心长度等结构的变化进行了研究,得到的结果为电机的优化提供了帮助。 为了模拟此电机在控制电路下的运行情况,电机的电磁和电路联合仿真模型被搭建起来。最后,在前面的研究基础上,设计并制造了实验样机。样机的测试结果验证了理论分析的正确性。 |
| 作者： | 龚文胜 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 刘国海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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