基于磁場調(diào)制理論的游標(biāo)混合電機系統(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)動裝置，大多采用電動機加機械變速機構(gòu)的方式來實現(xiàn)。雖然系統(tǒng)在這種驅(qū)動方式下可以獲得較好的轉(zhuǎn)矩輸出，但在機械疲勞、震動噪聲和電機可靠性等方面存在明顯的弊端，尤其在負(fù)載波動較大的情況下，電機很難達(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)混合電機的提出，為該問題的解決提供了一種新的思路。與傳統(tǒng)機械傳動裝置相比，它具有低噪聲、免維護、結(jié)構(gòu)牢固和性能穩(wěn)定等優(yōu)點，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)用于電動汽車、風(fēng)力發(fā)電、船舶驅(qū)動等領(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)、特點及演變過程，從而引出了高性能的游標(biāo)混合電機作為本文的主要研究對象，主要研究工作如下:
　　對游標(biāo)混合電機的基本結(jié)構(gòu)與電機參數(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不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的游標(biāo)混合電機的靜磁場進(jìn)行了分析，得到氣隙磁密分布、磁

3、鏈、感應(yīng)電動勢、轉(zhuǎn)矩等電磁特性，對比分析得到了游標(biāo)混合電機最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)一步闡述游標(biāo)混合電機的磁場調(diào)制原理。另外，文中對比分析了永磁體和繞組不同排列方式對電機性能的影響。
　　由于游標(biāo)混合電機復(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算比較困難。文中基于子域法對游標(biāo)混合電機建立解析模型，根據(jù)電機各個區(qū)域的結(jié)構(gòu)特點和電磁性能將電機劃分為若干個子域，在每個子域內(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、;同時結(jié)合矢量磁位和磁場強度切向分量具有連續(xù)性的邊界條件，求解出各個子域的矢量磁位，進(jìn)而計算得到磁密、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)行對比分析，研究表明兩者具有較好的擬合性，從而驗證了解析模型的準(zhǔn)確性。同時論文中分析研究了不同轉(zhuǎn)子槽寬和轉(zhuǎn)子槽深對電機性能的影響，為游標(biāo)混合電機的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。
　　最后，對游標(biāo)混合電機進(jìn)行了樣機研制和空載試驗研