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电动汽车用五相混合励磁磁通切换电机的设计与分析
| 论文题名： | 电动汽车用五相混合励磁磁通切换电机的设计与分析 |
| 关键词： | 电动汽车;混合励磁磁通切换电机;参数化设计;有限元模型;仿真验证 |
| 摘要： | 混合励磁磁通切换电机(Hybrid-Excited Flux-Switching Machine，简称HEFS电机)是在永磁磁通切换电机（Permanent Magnet Flux-Switching Machine，简称FSPM电机）的基础上，通过引入电励磁线圈而提出的新型结构电机。FSPM电机具有绕组互补性，使得电机在采用集中式电枢绕组与直槽转子的条件下，具有高度正弦的每相永磁磁链和空载感应电势。此外，FSPM电机呈现出较高的转矩输出能力与功率密度。HEFS电机是以FSPM电机为原型的混合励磁电机，其气隙磁场有永磁体和励磁电流共同产生，因此，通过调节励磁电流的大小和方向可以灵活调节气隙磁场。本文以五相HEFS电机为研究对象，首先分析比较了HEFS电机和FSPM电机的工作原理，在此基础之上分别提出了一种U型和E型铁心的HEFS电机拓扑结构。然后，推导了五相同步电机在正弦气隙磁场分布下的派克方程，分别建立了五相HEFS电机在定子静止坐标系和转子旋转坐标系下的数学模型，并详细推导了五相HEFS电机功率尺寸方程。进而，利用有限元分析软件ANSYS，建立了两种结构的五相HEFS电机有限元模型，分别完成了五相HEFS电机静态特性的分析与比较。最后，对上述两台电机进行了优化分析，提出了样机设计方案，并建立了HEFS电机三维有限元模型，完成了端部效应的计算，同时利用ANSOFT有限元分析软件，对两台电机的电磁性能完成了联合仿真的验证。 论文的主要研究内容更具体包括如下: 1.论文详细介绍了HEFS电机的工作原理，包括其磁通切换原理、调磁原理。 2.推导了五相同步电机在正弦气隙磁场分布下的派克变换方程，分别建立了五相HEFS电机定子静止坐标系与转子旋转坐标系下的数学模型，并详细推导了五相HEFS电机功率尺寸方程。 3.基于ANSYS的参数化设计语言，对五相HEFS电机做了二维有限元计算，分析了其永磁磁场、电枢反应磁场、永磁磁链、反电动势、电感等静态性能，并针对E型铁心的HEFS电机不同绕组连接方式下的电磁性能进行了分析比较。 4.对上述两台电机进行了优化分析，并建立了HEFS电机的三维模型，完成了端部效应的计算，同时还通过ANSOFT有限元分析软件对该电机完成了联合仿真的验证。 |
| 作者： | 印晓梅 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 花为 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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