盤式對轉(zhuǎn)永磁同步電機(jī)基礎(chǔ)理論分析與設(shè)計(jì).pdf

1、針對驅(qū)動(dòng)船舶、艦船與水下航行器等的對轉(zhuǎn)螺旋槳驅(qū)動(dòng)，本文提出了一種新的電力推進(jìn)方式，即用一種新型的永磁盤式對轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、重量輕，能使得原有推進(jìn)系統(tǒng)的體積得到減少，重量得到減輕;只有一套三相變頻器驅(qū)動(dòng)，成本得到節(jié)約;因?yàn)闆]有電刷、換向器和齒輪，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高;定子采用無槽結(jié)構(gòu)，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，振動(dòng)噪聲小?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，論文提出的盤式對轉(zhuǎn)電機(jī)將在船舶、艦船與水下航行器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。為此，論文將分以下幾點(diǎn)對

2、新型電機(jī)基礎(chǔ)理論展開研究:
　　首先，論文對盤式對轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)行原理做了詳細(xì)的論述。第一，定子結(jié)構(gòu)方面:定子鐵芯采用無槽盤式結(jié)構(gòu)，繞組采用交叉環(huán)繞結(jié)構(gòu)，一套繞組實(shí)現(xiàn)兩個(gè)對轉(zhuǎn)的磁場;雙轉(zhuǎn)子方面:采用盤式結(jié)構(gòu)，扇形磁鋼平行充磁，雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對稱，輸出轉(zhuǎn)矩相當(dāng)，易于控制。第二，對轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)行原理，即是定子對轉(zhuǎn)磁場拉動(dòng)盤式雙轉(zhuǎn)子，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輸出機(jī)械能。
　　其次，介紹對轉(zhuǎn)電機(jī)磁電關(guān)系。由于雙轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，第一，電機(jī)磁路是不

3、固定的，分別會(huì)出現(xiàn)串聯(lián)磁路、一般磁路、并聯(lián)磁路，利用等效磁路法求得每種磁路的等效模型，并在此基礎(chǔ)上定性分析了每種磁路的特點(diǎn);第二，雙轉(zhuǎn)子相對初始位置的不同將導(dǎo)致反電勢相位的不同，為了得到最大的總反電勢，必須保證兩電機(jī)單元反電勢的大小和相位都相同。第三，通過共用定子鐵芯及其繞組這一約束條件，給出了盤式對轉(zhuǎn)電機(jī)的各電磁物理量的關(guān)系與矢量關(guān)系。第四，通過對電機(jī)的分析總結(jié)出盤式對轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)質(zhì):兩個(gè)盤式電機(jī)單元通過單個(gè)定子在結(jié)構(gòu)上復(fù)合成一個(gè)電機(jī)。<

4、br>　　然后，通過有限元分析軟件Opera建立了電機(jī)的仿真模型，驗(yàn)證了定子繞組兩側(cè)對轉(zhuǎn)磁場的存在與電機(jī)磁路是變化的這一特點(diǎn)。靜態(tài)仿真方面:分析了電機(jī)雙氣隙磁密與電機(jī)各部分結(jié)構(gòu)的磁密云圖，驗(yàn)證了電機(jī)設(shè)計(jì)的合理性。瞬態(tài)仿真方面:得到了最大空載反電動(dòng)勢波形與雙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩波形并總結(jié)出由于繞組交叉造成的端部長度不一致對電機(jī)的影響非常小這一結(jié)論。
　　最后，通過前面的理論分析，設(shè)計(jì)并制作了兩臺(tái)功率為2.2kW不同轉(zhuǎn)子輸出端的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并在此基