新型混合勵磁磁通切換電機的基礎(chǔ)理論研究.pdf

1、磁通切換型永磁電機(Permanet Mangnet Flux-Switching電機，簡稱PMFS電機)是一種新型結(jié)構(gòu)的定子永磁型雙凸極無刷電機。相比于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁型電機，PMFS電機定子上裝配有永磁體和集中式電樞繞組，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)極為簡單。由于特殊的繞組互補結(jié)構(gòu)，使得該電機具有高度正弦的永磁磁鏈和空載感應(yīng)電動勢，較高的轉(zhuǎn)矩輸出能力與功率密度。然而，由于PMFS電機氣隙磁場由永磁體單獨產(chǎn)生，難以調(diào)節(jié)，限制了其在電動汽車等高性能需求場合的應(yīng)

2、用。本文在PMFS電機基礎(chǔ)之上，提出一種新型結(jié)構(gòu)的混合勵磁磁通切換電機(Hybrid-Excited Flux-Switching電機，簡稱HEFS電機)。在HEFS電機中，通過引入電勵磁線圈，使得氣隙磁場由永磁體和勵磁電流共同產(chǎn)生，從而可以通過改變勵磁電流的大小與極性來直接調(diào)節(jié)該電機的磁場。本文以HEFS電機為研究對象，首先分析比較了PMFS電機與HEFS電機的結(jié)構(gòu)與工作原理；其次基于二維有限元法，分析了HEFS電機的電磁性能；然后建

3、立了PMFS電機的磁網(wǎng)絡(luò)模型，并在此基礎(chǔ)之上建立了HEFS電機的磁網(wǎng)絡(luò)模型；最后推導(dǎo)了HEFS電機的功率方程，提出了通用設(shè)計方法，并試制了一臺HEFS樣機，進行了初步試驗驗證。本文的研究成果為該電機的進一步深入研究和開發(fā)應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 論文的主要研究內(nèi)容具體包括如下：
　　 1.回顧本課題的研究背景與理論意義。
　　 2.分析并比較PMFS電機和HEFS電機的結(jié)構(gòu)及工作原理。
　　 3.基于A

4、NSYS的參數(shù)化設(shè)計語言，對一臺三相12/10極HEFS電機做了二維有限元計算。得到不同勵磁工況下電樞磁鏈、勵磁繞組磁鏈、電樞反電動勢、電樞自感、電樞互感、勵磁繞組自感、電樞繞組和勵磁繞組互感、定位力矩、電磁轉(zhuǎn)矩等靜態(tài)特性，并提出和解釋了HEFS電機的過飽和效應(yīng)。
　　 4.建立了PMFS電機和HEFS電機的磁網(wǎng)絡(luò)模型，并對磁網(wǎng)絡(luò)模型進行了優(yōu)化。發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了了在HEFS電機中電勵磁磁勢和永磁磁勢串并聯(lián)關(guān)系的結(jié)論，并通過有限元分析

5、和磁網(wǎng)絡(luò)模型分析結(jié)果的對比，驗證了該結(jié)論的正確性。簡要介紹了一款基于磁網(wǎng)絡(luò)分析所開發(fā)的三維可視化分析設(shè)計軟件，利用該軟件可以對PMFS電機和HEFS電機進行電磁性能分析。
　　 5.結(jié)合PMFS電機的功率尺寸方程，探討并推導(dǎo)了HEFS電機的功率尺寸方程，同時對HEFS電機的通用設(shè)計方法進行了初步探索。
　　 6.基于對HEFS電機尺寸功率方程和通用設(shè)計方法的分析，設(shè)計一臺定子12槽/轉(zhuǎn)子10極HEFS電機樣機，并對樣機的