永磁自旋式新型機械變磁通永磁電機設(shè)計與調(diào)磁機理研究.pdf

1、針對永磁電機的氣隙磁場難以靈活調(diào)節(jié)的問題，本文將機械調(diào)磁方式引入永磁電機中，并結(jié)合內(nèi)置式永磁同步電機的優(yōu)點，創(chuàng)新性地提出一種永磁自旋式新型機械變磁通永磁電機。該類電機為內(nèi)置式永磁同步電機和機械調(diào)磁裝置的綜合體，在克服現(xiàn)有機械調(diào)磁電機不足的同時，將具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、轉(zhuǎn)矩密度高及磁場調(diào)節(jié)能力好等諸多優(yōu)點。本文在研究該新型電機的工作原理及調(diào)磁機理的基礎(chǔ)上，利用虛擬樣機技術(shù)，展開機械動力學(xué)仿真；通過ANSYS/Maxwell中穩(wěn)態(tài)磁場和瞬

2、態(tài)磁場計算，分析電機的電磁特性以及磁場調(diào)節(jié)能力。
　　本文主要研究工作及成果如下：
　　(1)電機的本體結(jié)構(gòu)與工作原理。在豐田 Prius2004電動汽車用內(nèi)置式永磁電機的基礎(chǔ)上，將圓柱形永磁體替代其長方形永磁體，通過改變永磁體充磁方向，削弱電機主磁通和改變電機內(nèi)部氣隙磁場的分布。
　　(2)機械調(diào)磁裝置結(jié)構(gòu)與工作原理。提出了兩種機械調(diào)磁裝置，其一為實現(xiàn)每極下永磁體自旋轉(zhuǎn)的機械調(diào)磁裝置，另一種為半數(shù)極下永磁體自旋轉(zhuǎn)的機

3、械調(diào)磁裝置。機械調(diào)磁裝置的工作原理為當(dāng)機械調(diào)磁裝置與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)時，機械調(diào)磁裝置中的滑塊將產(chǎn)生離心力，推動齒輪自旋轉(zhuǎn)。齒輪與永磁體之間存在傳動連桿，齒輪自旋轉(zhuǎn)將帶動永磁體自旋轉(zhuǎn)。
　　(3)機械設(shè)計與動力學(xué)仿真。對所提出的機械調(diào)磁裝置中的各個部件進行參數(shù)設(shè)計，使機械調(diào)磁裝置中的各部件能實現(xiàn)連續(xù)性傳動；利用虛擬樣機技術(shù)，對機械調(diào)磁裝置進行機械動力學(xué)仿真分析，得到了不同轉(zhuǎn)速下彈簧形變量，彈簧形變量與齒輪的自旋轉(zhuǎn)弧度相等。
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4、4)機械設(shè)計與動力學(xué)仿真。對所提出的機械調(diào)磁裝置中的各個部件進行參數(shù)設(shè)計，使機械調(diào)磁裝置中的各部件能實現(xiàn)連續(xù)性傳動；利用虛擬樣機技術(shù)，對機械調(diào)磁裝置進行機械動力學(xué)仿真分析，得到了不同轉(zhuǎn)速下彈簧形變量，彈簧形變量與齒輪的自旋轉(zhuǎn)弧度相等。
　　(5)電機電磁特性分析。分析計算了電機在基速時無調(diào)磁、基速以上4極和8極永磁體自旋轉(zhuǎn)的電磁特性，如磁場分布、氣隙磁通密度、繞組磁鏈、感應(yīng)電動勢、繞組自感與互感、直交軸電感以及電機損耗，獲得了永磁