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转子磁场直接控制型混合励磁同步电机的研究

作　者: 邓侃
导　师: 寇宝泉
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 混合励磁永磁同步电机轴向磁通长径比有限元分析
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

混合励磁同步电机由于具有永磁同步电机运行可靠、结构简单、功率因数高和效率高等优点,同时可以通过电励磁灵活调节励磁磁场,克服永磁同步电机调磁困难的缺点,而日益受到人们的关注。本文通提出一种新型结构的混合励磁同步电机,即转子磁场直接控制型混合励磁同步电机,并通过解析分析提出通用电磁设计方法,对电机结构参数和电机性能进行了仿真分析和实验研究,为进一步深入研究转子磁场直接控制型混合励磁同步电机奠定了基础。本文介绍了国内外混合励磁同步电机的研究情况,并提出了本课题的主要研究内容。首先分析了混合励磁同步电机的运行原理和转子磁场直接控制型混合励磁同步电机的结构,然后通过解析分析指出影响电机调磁能力的主要因数是轴向气隙长度和电机的长径比的选取。对电机中电励磁与永磁体的匹配关系和电机基本尺寸以及电励磁安匝数的的确定进行了详细的分析,提出了转子磁场直接控制型混合励磁同步电机的通用设计方法。建立了转子磁场直接控制型混合励磁同步电机的二维和三维有限元分析模型,运用有限元方法对电机内部磁场及其性能在不同励磁安匝数下的条件下进行了分析,仿真计算了电机的稳态运行参数。根据上述分析和仿真结果,设计并研制了转子磁场直接控制型混合励磁同步电机的实验样机,并对其进行了实验研究。实验结果与仿真结果基本吻合,从而验证了仿真的正确性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-18
  1.1 课题背景及意义  7-8
  1.2 混合励磁同步电机概述  8-11
  1.3 国内外混合励磁同步电机研究现状  11-16
  1.4 本文的主要研究内容  16-18
第2章混合励磁同步电机的调磁能力解析  18-32
  2.1 引言  18
  2.2 转子磁场直接控制型HESM的结构  18-22
    2.2.1 转子结构  19-20
    2.2.2 端部励磁  20-22
  2.3 转子磁场直接控制型HESM解析分析  22-30
    2.3.1 HESM的永磁体与电励磁的匹配关系  22-25
    2.3.2 轴向气隙长度对电机调磁能力的影响  25-28
    2.3.3 转子磁场控制型HESM的电感参数分析  28-30
  2.4 本章小结  30-32
第3章转子磁场直接控制型HESM的设计方法  32-43
  3.1 引言  32
  3.2 转子磁场直接控制型混合励磁同步电机的设计流程  32-34
  3.3 永磁体励磁与电励磁的匹配  34
  3.4 基本尺寸的确定  34-42
    3.4.1 轴向导磁端环磁密的选取  35-37
    3.4.2 轴向内外导磁端环面积的确定  37-38
    3.4.3 电机基本尺寸的计算  38-40
    3.4.4 励磁安匝数的确定  40
    3.4.5 内外端环的宽度确定  40-41
    3.4.6 直流励磁线圈的尺寸计算  41-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章转子磁场直接控制型HESM有限元分析  43-54
  4.1 引言  43
  4.2 转子磁场控制型混合励磁同步电机的二维有限元仿真  43-47
    4.2.1 二维仿真分析  44-46
    4.2.2 损耗计算  46-47
  4.3 转子磁场控制型混合励磁同步电机三维场仿真  47-53
    4.3.1 电机3D模型的建立  47-48
    4.3.2 混合励磁调磁能力的分析  48-51
    4.3.3 电机三维负载仿真分析  51-53
  4.4 本章小结  53-54
第5章转子磁场直接控制型HESM的实验研究  54-61
  5.1 引言  54
  5.2 转子磁场直接控制型HESM样机及实验平台  54-55
  5.3 样机实验与分析  55-60
    5.3.1 电机调磁能力实验  55-58
    5.3.2 电机负载实验  58-60
  5.4 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-65
攻读学位期间发表的学术论文  65-67
致谢  67

转子磁场直接控制型混合励磁同步电机的研究

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