【摘 要】
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在对记忆电机进行在线调磁特性分析和优化设计时,由于有限元软件不能实时改变永磁体的磁属性参数,准确的仿真需要耗费大量的时间,计算效率低。针对这个问题,本文以多齿开关磁链永磁记忆电机为例,提出了忽略/考虑记忆电机相邻电枢绕组之间互感影响的等效磁路模型,并比较了两种模型的精度。在考虑相邻电枢绕组之间互感影响的等效磁路模型的基础上,对该记忆电机的低矫顽力永磁体的参数进行了简单优化。磁路模型法可以灵活改变永
【基金项目】
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国家自然科学基金(5207071478);
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在对记忆电机进行在线调磁特性分析和优化设计时,由于有限元软件不能实时改变永磁体的磁属性参数,准确的仿真需要耗费大量的时间,计算效率低。针对这个问题,本文以多齿开关磁链永磁记忆电机为例,提出了忽略/考虑记忆电机相邻电枢绕组之间互感影响的等效磁路模型,并比较了两种模型的精度。在考虑相邻电枢绕组之间互感影响的等效磁路模型的基础上,对该记忆电机的低矫顽力永磁体的参数进行了简单优化。磁路模型法可以灵活改变永磁体的磁属性参数,在维持一定计算精度的基础上,显著提高计算和优化效率。文章的主要工作内容和研究成果如下:首先,介绍了记忆电机的发展过程和国内外研究现状,阐述了低矫顽力永磁材料的特性、磁化过程和磁化机理,根据永磁体的非线性磁滞回线建立了分段磁滞模型,分析了记忆电机的调磁过程和调磁原理,推导了永磁体在不同脉冲电流下工作点的计算公式。以三相6/19极(定/转子极)多齿开关磁链永磁记忆电机为研究对象,介绍了其拓扑结构和工作原理。其次,分析了多齿开关磁链永磁记忆电机的磁路和磁场分布,提出了两种等效磁路模型,分别是忽略相邻电枢绕组之间互感影响的等效磁路模型(EMCM-I)与考虑相邻电枢绕组之间互感影响的等效磁路模型(EMCM-II)。两种等效磁路模型的磁路数量和磁场密度不同,由于定、转子硅钢片的非线性,不同磁路模型电机饱和程度的不同会引起磁链、反电动势计算结果的差异。基于有限元仿真结果,比较了EMCMI、EMCM-II在空载情况和d、q轴电流作用情况下的精度。然后,研究了多齿开关磁链永磁记忆电机的在线调磁特性,从空载和负载两种情况计算了调磁过程中电机的磁链幅值、反电动势幅值和气隙磁密值的变化。用EMCMII分析了交轴电流磁动势与直轴电流磁动势在低矫顽力永磁体磁化过程中对其磁化水平的影响,对永磁体的矫顽力和剩磁进行了分析和优化。最后,制作了一台6/19极(定/转子极)多齿开关磁链永磁记忆电机的样机,通过实验从空载和负载两种情况验证了EMCM-II在多齿开关磁链永磁记忆电机在线调磁过程中的精确性。实验表明,对比EMCM-I的计算精度,空载时,EMCM-II的计算精度提高了15.3%。负载时,在q轴电流作用下,EMCM-II的计算精度提高了10.2%;在d轴电流作用下,EMCM-II的计算精度提高了18.3%。
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