基于磁場調(diào)制理論的游標(biāo)混合電機(jī)系統(tǒng)的研究.pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)中，為了得到低速大轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)裝置，大多采用電動(dòng)機(jī)加機(jī)械變速機(jī)構(gòu)的方式來實(shí)現(xiàn)。雖然系統(tǒng)在這種驅(qū)動(dòng)方式下可以獲得較好的轉(zhuǎn)矩輸出，但在機(jī)械疲勞、震動(dòng)噪聲和電機(jī)可靠性等方面存在明顯的弊端，尤其在負(fù)載波動(dòng)較大的情況下，電機(jī)很難達(dá)到理想的工作狀態(tài)。
　　近年來，基于磁場調(diào)制理論的游標(biāo)混合電機(jī)的提出，為該問題的解決提供了一種新的思路。與傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)裝置相比，它具有低噪聲、免維護(hù)、結(jié)構(gòu)牢固和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩輸出，具有廣

2、泛的應(yīng)用前景，可應(yīng)用于電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電、船舶驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域。
　　本文中首先簡要介紹了磁齒輪的研究背景意義及研究現(xiàn)狀，討論幾種常見電磁設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及演變過程，從而引出了高性能的游標(biāo)混合電機(jī)作為本文的主要研究對(duì)象，主要研究工作如下:
　　對(duì)游標(biāo)混合電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與電機(jī)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)介紹，利用解析法建立游標(biāo)混合電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，引出了磁場調(diào)制理論;采用有限元分析法對(duì)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的游標(biāo)混合電機(jī)的靜磁場進(jìn)行了分析，得到氣隙磁密分布、磁

3、鏈、感應(yīng)電動(dòng)勢、轉(zhuǎn)矩等電磁特性，對(duì)比分析得到了游標(biāo)混合電機(jī)最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)一步闡述游標(biāo)混合電機(jī)的磁場調(diào)制原理。另外，文中對(duì)比分析了永磁體和繞組不同排列方式對(duì)電機(jī)性能的影響。
　　由于游標(biāo)混合電機(jī)復(fù)雜的磁路結(jié)構(gòu)和特殊的工作方式使得電磁性能解析計(jì)算比較困難。文中基于子域法對(duì)游標(biāo)混合電機(jī)建立解析模型，根據(jù)電機(jī)各個(gè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和電磁性能將電機(jī)劃分為若干個(gè)子域，在每個(gè)子域內(nèi)建立該子域磁場的偏微分方程，利用分離變量法求出偏微分方程的磁位通解

4、;同時(shí)結(jié)合矢量磁位和磁場強(qiáng)度切向分量具有連續(xù)性的邊界條件，求解出各個(gè)子域的矢量磁位，進(jìn)而計(jì)算得到磁密、磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩。文中通過有限元分析軟件建立游標(biāo)混合電機(jī)有限元模型，并進(jìn)行電磁特性分析，將解析結(jié)果和有限元仿真的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，研究表明兩者具有較好的擬合性，從而驗(yàn)證了解析模型的準(zhǔn)確性。同時(shí)論文中分析研究了不同轉(zhuǎn)子槽寬和轉(zhuǎn)子槽深對(duì)電機(jī)性能的影響，為游標(biāo)混合電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　最后，對(duì)游標(biāo)混合電機(jī)進(jìn)行了樣機(jī)研制和空載試驗(yàn)研