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极宽调制式复合转子永磁同步电动机研究

作　者: 赵文强
导　师: 安跃军
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 极宽调制永磁同步电动机复合转子齿槽转矩自起动
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 23次
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内容摘要

表贴式永磁同步电动机制造工艺简单，成本低，高效节能，被广泛应用。但是，与感应电动机的气隙磁密波形不同，表贴式永磁同步电动机的气隙磁密波形可近似简化为矩形平顶波而非正弦波。这样相当于引入了大量谐波，一般电源输入信号波形的正弦化程度部较高，这样会使电动机的谐波附加损耗增加，效率受到影响，体现不出永磁同步电动机的节能优势；此外，由于传统表面式转子上不能安放起动绕组，电机难以实现自起动功能，限制了表面式永磁同步电动机的推广和应用。本文从极宽调制原理出发，通过将转子磁极分成等幅不等宽的永磁体阵列，并按照调制方式排列，来改善永磁电机的气隙磁密波形，使得传统表贴式永磁电机气隙磁密波形趋近于正弦波，提高气隙磁密的正弦化，进而提高电机的性能指标。首先，按照极宽调制原理，经过理论分析和计算给出磁极调制的一般公式和调制方案。其次，从与电机气隙磁密密切相关的重要参数空载感应电势入手，建立不同的磁极设计方案模型，通过分析研究气隙磁密变化对其波形畸变率的影响，确定出一种切实可行的五块磁极方案；求解极宽调制式永磁同步电机的空载感应电势和齿槽转矩相关数据，与传统表贴式转子结构对比，极宽调制式转子结构可以抑制永磁同步电机的空载感应电势谐波并削弱齿槽转矩。再次，根据该方案制作样机，验证极宽调制式永磁电机对空载感应电势波形和齿槽转矩的抑制作用，实验数据与仿真数据的一致性证明了理论分析的正确性。最后，分别利用机电材料铜和IJ66作为转子磁极外套，通过改善电机磁路，使得空载感应电势和齿槽转矩对电机的影响进一步得到被削弱；利用1J66材料和NdFeB永磁材料构成永磁同步电动机的复合转子，仿真分析了表贴极宽调制式复合转子永磁同步电动机的自起动性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题的意义及背景  10
  1.2 永磁同步电机的发展趋势  10-11
  1.3 永磁电机研究现状  11-13
    1.3.1 稀土高效节能电动机  11-12
    1.3.2 电动自行车电机  12
    1.3.3 数控机床用伺服电机  12-13
  1.4 永磁同步电机转子结构和其特点  13-15
  1.5 本课题的来源、意义、内容和主要完成的工作  15-17
    1.5.1 本课题的选题来源及其意义  15
    1.5.2 本课题的研究内容  15-16
    1.5.3 本课题完成的工作  16-17
第二章永磁同步电动机极宽调制原理和设计方案  17-26
  2.1 永磁电机极宽调制原理及其基本构成  17-19
  2.2 永磁电机极宽调制结构形式和设计方案  19-25
    2.2.1 每极下三块永磁阵列的调制方案  19-21
    2.2.2 每极下五块永磁阵列的调制方案  21-23
    2.2.3 每极下七块永磁阵列的调制方案  23-25
  2.3 本章小结  25-26
第三章极宽调制原理对永磁电机空载反电势谐波和齿槽转矩的削弱  26-48
  3.1 极宽调制原理对空载反电势的影响  26-39
    3.1.1 空载反电势的有限元分析  27-34
    3.1.2 极宽调制原理削弱反电势谐波的实验验证  34-39
  3.2 极宽调制原理对齿槽转矩的改善  39-47
    3.2.1 极宽调制方法对齿槽转矩的削弱分析  40-42
    3.2.2 齿槽转矩实验与结果分析  42-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章极宽调制式复合转子永磁同步电动机性能的有限元分析  48-66
  4.1 转子外套对空载反电势的影响  48-54
  4.2 转子外套对齿槽转矩的影响  54-60
  4.3 基于有限元方法的起动性能分析  60-65
    4.3.1 转子外为铜套起动绕组时起动性能有限元分析  61-63
    4.3.2 转子外为IJ66套起动绕组时起动性能有限元分析  63-65
  4.4 本章小结  65-66
第五章结论  66-67
参考文献  67-70
在学研究成果  70-72
致谢  72

极宽调制式复合转子永磁同步电动机研究

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