横向磁通双凸极永磁电机的设计

《横向磁通双凸极永磁电机的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、分类号密级UDC华中科技大学博士学位论文横向磁通双凸极永磁电机的设计与分析学位申请人：瞿遂春学科专业：电机与电器指导教师：詹琼华教授论文答辩日期：学位授予日期答辩委员会主席评阅人：华中科技大学博士学位论文DesignandAnalysisofTransverseFluxDoublySalientPermanentMagnetMachinePh.D.Candidate:QuSuichunMajor:ElectricalMachineSupervisor:Prof.ZhanQionghuaHuazhangUniversi

2、tyofScienceandTechnologyWuhan,Hubei530075,P.R.ChinaJuly,2010华中科技大学博士学位论文华中科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：年月日华中科技大学论文版权使用授权书本人了解华中科技大学有

3、关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名：日期：年月日华中科技大学博士学位论文摘要由于横向磁通电机（TFM）具有转矩密度高、起动转矩大、低速性能好以及设计灵活等特点，已成为研究开发的一个热点。但是因为该类电机结构复杂，加工成本高、磁场分析难度大，从而限制了横向磁通电机的广泛应用。本文研究工作主要是围绕一种新型结构的横向磁通双凸极永磁电机（

4、TFDSPM）设计与研究展开的。本文提出了一种新型结构的三相横向磁通双凸极永磁电机，对其进行了理论分析，定、转子齿极由硅钢片叠压而成，定子绕组为环形绕组。在定、转子的齿极上贴装永磁体，此结构大大降低了加工的难度和成本。各相之间依次错开1200电角度，即可防止电机存在起动转矩死点，又能有效削弱定位转矩，减小电机输出转矩脉动。根据TFDSPM电机结构特点，建立了简化到一对极结构的三维磁网络模型，提出了TFDSPM电机主要尺寸的估算方法。TFDSPM电机磁路复杂，利用二维磁场的分析结果不够准确，需要用三维磁场进行分析。分析

5、三维磁场的难点是计算时间和精度问题。本文中系统推导了应用标量磁位法对电流区域作为永磁体进行处理的一般方法，基于三维等效磁网络法编制出三维有限元软件，使用标量磁位法求解可以比矢量磁位法具有更少的未知数，可以减少计算时间。利用所编制的三维有限元软件对TFDSPM样机进行了磁场分析和参数计算，得到的结果作为TFDSPM电机性能分析和样机制造的依据。利用磁场分析结果对样机局部结构的尺寸进行优化，研究内容主要包括：定、转子铁心厚度、永磁体尺寸、气隙长度、极距以及电机极数等对电机性能的影响。分析结果表明，上述各参数的取值在合适的

6、范围之内时，可以获得较优的性能。另外对电机的静态特性及其主要参数进行了仿真计算。最后设计了一台TFDSPM样机，并将该样机的主要性能、参数与横向磁通开关磁阻电机（TFSRM）及径向磁通开关磁阻电机（SRM）作了比较研究，证明TFDSPM电机具有较高的转矩密度和有效材料利用率，实验结果也验证了理论的正确性。本文对TFDSPM电机控制系统进行了数字仿真。首先阐述了TFDSPM电机的基本控制原理，建立了电机的数学模型，然后对样机的输出特性进行了仿真，仿真结果表明横向磁通双凸极永磁电机具有起动转矩大，低速性能好的特点。最后，

7、重点讨论了不同的电流斩波方式对电机性能的影响，并得VIII华中科技大学博士学位论文出了采用斩单管方式更有利提高电机的整体性能的结论。关键词：横向磁通，双凸极永磁电机，三维等效磁网络法，静态特性，电机尺寸优化，DSP控制系统VIII华中科技大学博士学位论文ABSTRACTTransversefluxmachine(TFM)hastheadvantagesofhightorquedensity,largestartingtorqueandgoodlowspeedperformanceaswellasdesignedfle

8、xibility.SoTFMhasattractedmoreattentions.Butbecauseofitscomplexstructureandmagnetic,highmanufacturecost,theTFM'sapplicationislimitedsofar.Thisdissertationfocusesonthedesigna