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五相容错磁齿轮复合电机的设计与分析
| 论文题名： | 五相容错磁齿轮复合电机的设计与分析 |
| 关键词： | 永磁电机;磁齿轮;有限元方法;五相容错;电动汽车 |
| 摘要： | 目前，由于汽车的普及化而引起的全球变暖和能源危机的问题日益受到国内外学者的关注，电动汽车能够减少温室效应和化石能源的使用而被认为是解决上述问题的最佳方案。与此同时，在电动汽车中采用直驱系统是电机领域研究的热点。永磁电机因为其简单的结构、较高的功率密度和效率的优点极具吸引力。磁齿轮由于其具有较高的转矩密度、较高的运行效率、较小的机械噪音和优秀的过载自保护等优势，具有代替机械齿轮的潜力。但是，由于磁齿轮系统结构庞大，不适用于电动汽车领域。因此，为了使磁齿轮更好的为电动汽车服务，磁齿轮复合电机进入人们的视眼，通过将磁齿轮与外转子永磁电机相结合，使磁齿轮内转子与外转子永磁电机的转子合二为一，减小了传动系统的体积和重量。近年来，由于容错永磁电机具有较高的容错性能而吸引了越来越多的关注。容错永磁电机的优势是在各相之间实现电磁、热、物理的隔离。为了让容错电机具有较高的可靠性，大多数人都采用了单层集中绕组和多相结构。即使如此，电机各相之间的电磁耦合仍然很多。经过研究，对永磁电机极槽数组合进行优化可以减少这样的电磁耦合，提高电机的容错性能。而与传统的三相电机相比，多相电机由于其具有高的容错性能和高可靠性而备受关注。 本文提出一种新型五相容错磁齿轮复合电机来用于电动汽车，主要是将磁齿轮复合电机与容错电机的优点结合起来，使得设计电机可以同时具有较高的转矩密度和较高的可靠性的优点。 论文主要研究了以下几个方面: 1.通过解析法对磁齿轮的工作原理进行分析与解释，并通过有限元仿真对磁齿轮的工作原理进行了验证。 2.基于电机的设计原理，详细的介绍了新型五相容错磁齿轮复合电机的设计工程，并且对与电机中比较关键的因素进行了优化分析，包括电机的主要参数、绕组的选择、极槽比的选择、永磁体和定子齿宽的尺寸、磁齿轮极对数的选择和磁齿轮与容错电机复合时参数的选择等方面。 3.通过有限元分析软件Ansoft对所提出的新型五相容错磁齿轮复合电机进行了电磁仿真与结论分析，验证了设计的初衷。同时与已有文献中提出磁齿轮复合电机和永磁容错电机在转矩密度和容错性能上进行了对比，体现了设计的优点。 4.设计制造了试验样机，针对机械加工中遇到的问题，提出了解决方案。构建实验平台，将样机的实测结果与理论分析的仿真结构对比，验证理论分析的正确性。 |
| 作者： | 蒋一诚 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 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： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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