新型定子分区双凸极记忆电机研究与设计

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:falconcarmack
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电机作为电动汽车最重要的部分,一直以来受到广泛的关注。传统永磁电机具有高功率密度、高转矩密度、高效率、低转矩脉动等优点,因而在电动汽车领域得到广泛应用,但其气隙磁场难以调节,恒功率区窄,调速范围有限的问题仍不能解决。随着记忆电机等概念的提出,永磁电机的宽调速范围运行成为可能,许多学者对其进行了研究,其中直流调磁记忆电机,通过对低矫顽力永磁体,施加不同幅值的电流脉冲,实现了对气隙磁通的调整,方法简单高效并且励磁损耗几乎为零。但直流调磁记忆电机普遍存在定子结构复杂,电枢绕组与调磁绕组存在几何冲突,记忆磁体容易发生意外退磁等一系列问题。针对这些问题,本文通过对记忆电机拓扑结构现状的分析,提出一种新型拓扑,即定子分区双凸极记忆电机(Partitioned Stator Double Salient Memory Machines,PS-DSMM),该拓扑结构利用内外两个凸极定子,将电枢绕组与永磁体分离,在保留直流调磁优势的同时,减轻了电枢绕组与调磁绕组以及绕组与永磁体之间的几何冲突,降低了记忆磁体不可逆退磁的风险,提高了转矩密度,并降低了制造难度。本文以PS-DSMM为研究对象,对基本原理、磁场调制模型、优化设计、样机验证等方面进行了研究。论文的主要工作如下:(1)介绍研究背景与意义,对记忆电机拓扑结构现状展开描述,介绍不同拓扑结构的运行原理以及该结构的优势与不足,同时简要概述电机优化的研究现状,对智能算法与代理模型在电机中的应用进行介绍。(2)详细说明了电机结构的演变过程与运行原理,并进行仿真对比。通过平行四边形磁滞模型,介绍了记忆磁体的工作原理,对增磁与去磁两种状态进行磁路分析,并仿真验证。(3)根据磁场调制原理,对PS-DSMM进行转矩分析,依据对DSPM的分析结果,建立PS-DSMM磁场调制解析模型,并将解析结果与仿真进行对比验证。(4)基于Workbench平台,使用多目标分层优化方式,结合代理模型与智能算法,对增磁状态下,PS-DSMM额定运行时的输出转矩、转矩脉动以及铁损进行优化,得出优化结果,并进行调磁验证。(5)制作样机,搭建空载与负载试验平台,对不同磁化状态的反电动势与负载转矩进行测试,并与仿真对比,验证电磁性能。该论文有图81幅,表8个,参考文献99篇。
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