雙定子錐形永磁同步電機(jī)的弱磁研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)由于其高效率、高功率密度等優(yōu)點(diǎn)而得到青睞,然而其弱磁擴(kuò)速問(wèn)題一直未能得到較好的解決,成為學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。本文提出了雙定子錐形永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu),其外電機(jī)為定轉(zhuǎn)子等長(zhǎng)的錐形永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu),用于輸出旋轉(zhuǎn)力矩,內(nèi)電機(jī)為直線電機(jī)結(jié)構(gòu),用于控制空心杯轉(zhuǎn)子的軸向移動(dòng)。增大錐形轉(zhuǎn)子的軸向位移,一方面可以減小錐形外電機(jī)定轉(zhuǎn)子的耦合面積,另一方面還可以增大錐形外電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度,實(shí)現(xiàn)錐形外電機(jī)的弱磁擴(kuò)速運(yùn)行。該電機(jī)具備低速大轉(zhuǎn)矩和寬恒功率區(qū)的

2、雙重優(yōu)點(diǎn),將其應(yīng)用于輪轂電機(jī)當(dāng)中,可以去掉機(jī)械齒輪裝置,采用直驅(qū)方式,既實(shí)現(xiàn)車輛在低速爬坡時(shí)具備足夠的動(dòng)力,又能具備較寬的速度范圍幫助超車等。本文主要從以下幾個(gè)方面對(duì)雙定子錐形永磁同步電機(jī)的弱磁展開研究。
　　首先概述雙定子電機(jī)、錐形電機(jī)及永磁電機(jī)弱磁結(jié)構(gòu)的研究發(fā)展現(xiàn)狀,給出雙定子電機(jī)的幾種常見結(jié)構(gòu),分析不同結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),之后針對(duì)本文研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行詳細(xì)分析。通過(guò)理論推導(dǎo)說(shuō)明該電機(jī)的弱磁工作原理,分析永磁同步電機(jī)當(dāng)中磁

3、阻轉(zhuǎn)矩和永磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生原理,并簡(jiǎn)要介紹永磁同步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩電流比控制、弱磁控制和0di=控制的原理,為該電機(jī)的控制方法提供依據(jù),并提出了雙定子錐形永磁同步電機(jī)的控制方法。從錐形永磁同步電機(jī)的等效磁網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,說(shuō)明該電機(jī)采用三維有限元分析方法的必要性。
　　接著建立錐形永磁同步電機(jī)的三維有限元仿真模型,借助有限元分析軟件Flux,研究錐形永磁電機(jī)的氣隙磁密與圓柱形電機(jī)的異同,對(duì)其磁場(chǎng)分布及氣隙磁密隨錐角及轉(zhuǎn)子軸向位移的變化進(jìn)行

4、仿真研究。分別定義錐角對(duì)電機(jī)弱磁的貢獻(xiàn)度及轉(zhuǎn)子軸向位移對(duì)電機(jī)弱磁的貢獻(xiàn)度,給出其計(jì)算方法并進(jìn)行仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。考查影響錐角貢獻(xiàn)度的影響因素,為錐形永磁同步電機(jī)的錐角及轉(zhuǎn)子軸向位移的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　軸向磁拉力是錐形電機(jī)的重要參數(shù)之一,本文將其分解為錐角力及正位力兩個(gè)分量進(jìn)行研究,分別對(duì)兩個(gè)軸向磁拉力分量的計(jì)算方法進(jìn)行理論推導(dǎo)和仿真驗(yàn)證,并對(duì)錐角力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究直交軸電流對(duì)其的影響,為轉(zhuǎn)子軸向位移的控制提供參考。根據(jù)外電機(jī)