雙定子錐形永磁同步電機的弱磁研究.pdf

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

2、雙重優(yōu)點,將其應用于輪轂電機當中,可以去掉機械齒輪裝置,采用直驅(qū)方式,既實現(xiàn)車輛在低速爬坡時具備足夠的動力,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方面對雙定子錐形永磁同步電機的弱磁展開研究。
　　首先概述雙定子電機、錐形電機及永磁電機弱磁結(jié)構(gòu)的研究發(fā)展現(xiàn)狀,給出雙定子電機的幾種常見結(jié)構(gòu),分析不同結(jié)構(gòu)的特點,之后針對本文研究對象的結(jié)構(gòu)及其工作原理進行詳細分析。通過理論推導說明該電機的弱磁工作原理,分析永磁同步電機當中磁

3、阻轉(zhuǎn)矩和永磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生原理,并簡要介紹永磁同步電動機的最大轉(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的控制方法。從錐形永磁同步電機的等效磁網(wǎng)絡(luò)進行分析,說明該電機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,研究錐形永磁電機的氣隙磁密與圓柱形電機的異同,對其磁場分布及氣隙磁密隨錐角及轉(zhuǎn)子軸向位移的變化進行

4、仿真研究。分別定義錐角對電機弱磁的貢獻度及轉(zhuǎn)子軸向位移對電機弱磁的貢獻度,給出其計算方法并進行仿真及實驗驗證。考查影響錐角貢獻度的影響因素,為錐形永磁同步電機的錐角及轉(zhuǎn)子軸向位移的設(shè)計提供理論依據(jù)。
　　軸向磁拉力是錐形電機的重要參數(shù)之一,本文將其分解為錐角力及正位力兩個分量進行研究,分別對兩個軸向磁拉力分量的計算方法進行理論推導和仿真驗證,并對錐角力進行實驗驗證。研究直交軸電流對其的影響,為轉(zhuǎn)子軸向位移的控制提供參考。根據(jù)外電機