永磁電機為了能在運行中獲得較大的調(diào)速范圍大多采用傳統(tǒng)的矢量控制弱磁擴速方法,但是這種方法存在著一些缺點:調(diào)速范圍仍受到母線電壓、逆變器容量的限制;直軸電流增加了勵磁損耗,降低了高速運行時的效率。針對上述問題,本文將記憶電機的理念應(yīng)用在爪極電機中,提出了一種可變磁通爪極記憶電機。它通過施加電流脈沖直接改變永磁體的磁化程度,因此幾乎沒有勵磁損耗。首先,介紹了爪極記憶電機的結(jié)構(gòu)和工作原理。分析了爪極記憶電機在設(shè)計之中由于特殊的爪極結(jié)構(gòu)和期望的調(diào)磁范圍而產(chǎn)生的特點。分析電機內(nèi)部磁通路徑,分塊計算磁路各部分的磁導(dǎo),建立了電機的等效磁路模型。通過有限元仿真分析電機的空載反電勢,負載轉(zhuǎn)矩等參數(shù),確定了電機設(shè)計的合理性。其次,用設(shè)計的磁路裝置測量了鋁鎳鈷樣品的多組磁滯回線,從中分析了鋁鎳鈷的磁化曲線在調(diào)磁過程中的變化特點,并總結(jié)了規(guī)律。通過有限元仿真分析了實驗數(shù)據(jù)的誤差。在平行四邊形磁滯模型的基礎(chǔ)上提出了改進模型,并利用實驗數(shù)據(jù)對比分析了模型改進前后的準確性,分析了利用模型對電機調(diào)磁過程仿真的準確性。根據(jù)鋁鎳鈷磁滯回線在調(diào)磁過程中的變化特點,提出了在有限元軟件中利用磁滯模型的分步仿真方法。然后,為了給... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機結(jié)構(gòu)

它的轉(zhuǎn)子是由兩個帶爪的法蘭盤和其間的一個圓環(huán)形永磁體組成[33-34]�；旌蟿畲抛O電機由永磁體和勵磁線圈共同勵磁，在不提高勵磁電流的情況下提高了氣隙磁密，提高了電機的功率密度并改善了電機的低速性能。同時，混合勵磁爪極電機勵磁磁通可調(diào)，作為電動機運行時可以通過增磁和弱磁獲得較大的轉(zhuǎn)速范圍。國內(nèi)外的學(xué)者提出了許多混合勵磁爪極電機的拓撲結(jié)構(gòu)，根據(jù)永磁體磁路與勵磁繞組磁路之間的關(guān)系，可以分為串聯(lián)磁路混合勵磁爪極電機和并聯(lián)磁路混合勵磁爪極電機[35-36]。一個典型的串聯(lián)磁路混合勵磁爪極電機結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，其結(jié)構(gòu)與普通的電勵磁結(jié)構(gòu)基本相同，只是在上下兩個爪極之間加了軸向磁化的永磁體，永磁體產(chǎn)生的磁場與線圈產(chǎn)生的磁場呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)。永磁磁通和線圈產(chǎn)生的磁通路徑相同，都是從先從轉(zhuǎn)子軸部出發(fā)沿上爪流動，再從爪根到爪尖的流動過程中逐漸穿出轉(zhuǎn)子，進入定子，在與定子繞組交鏈后從定子回到下爪，再沿下爪回到轉(zhuǎn)子軸部完成閉合回路。由于永磁體的磁阻比較大，這種結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)勵磁時，需要較大的勵磁電流。同時，這種結(jié)構(gòu)的爪極電機氣隙磁密不會很大。中北大學(xué)的杜飛用仿真的方法對該混合勵磁電機與傳統(tǒng)電勵磁電機進行了比較[37]。上海電機學(xué)院的張達研究了磁鋼厚度和極對數(shù)的選擇策略[38]。(a)電機結(jié)構(gòu)(b)磁通路徑圖1-4串聯(lián)磁路混合勵磁爪極電機結(jié)構(gòu)一個并聯(lián)磁路混合勵磁爪極電機結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。為了增強磁場強度，除了放置在轉(zhuǎn)子軸部的永磁體外，這種結(jié)構(gòu)還在轉(zhuǎn)子側(cè)面爪極根部放有軸向磁化的圓環(huán)形輔助永磁體。電勵磁的線圈放在定子端部，產(chǎn)生軸向磁通。放置在電機端部的導(dǎo)磁環(huán)和可以導(dǎo)磁的電機外殼共同組成了一個磁通路徑。此外定子鐵心和導(dǎo)磁外殼間還放有隔磁材料。該電機位于軸部的主磁通路徑與電勵?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-后從下爪返回轉(zhuǎn)子，然后通過導(dǎo)磁外殼回到原點完成磁通的閉環(huán)。該磁通與主磁通形成并聯(lián)的關(guān)系。RabebRebhi等人對此結(jié)構(gòu)電機建立了等效磁路模型，并考慮了磁路飽和的影響，最后通過仿真進行了驗證[39]。(a)電機結(jié)構(gòu)(b)磁通路徑圖1-5并聯(lián)磁路混合勵磁爪極電機結(jié)構(gòu)1然而上述結(jié)構(gòu)機殼的磁阻較大，機殼和定子之間還需要插入非導(dǎo)磁材料進行隔磁，加工復(fù)雜；而且該結(jié)構(gòu)占據(jù)的空間過大，且空間利用率不高。G.Dajaku提出了一個改進結(jié)構(gòu)，如圖1-6所示。該結(jié)構(gòu)的線圈與電勵磁結(jié)構(gòu)相同，產(chǎn)生的磁通的路徑也相同。永磁體產(chǎn)生的磁通經(jīng)過導(dǎo)磁環(huán)結(jié)構(gòu)與定子繞組交鏈，省去了導(dǎo)磁機殼的龐大結(jié)構(gòu)，磁阻更小，而且空間緊湊[40]。(a)永磁體安裝方式(b)永磁體磁通路徑圖1-6并聯(lián)磁路混合勵磁爪極電機結(jié)構(gòu)2山東大學(xué)的喬東偉對另一種結(jié)構(gòu)的并聯(lián)磁路混合勵磁爪極電機進行了研究[41]。該電機的結(jié)構(gòu)如圖1-7所示，在傳統(tǒng)的電勵磁爪極電機的基礎(chǔ)上在兩爪之間的間隙中，一半安放切向磁化的永磁體，一半用于將兩個爪極用非導(dǎo)磁材料焊接在一起，焊點和永磁體交錯排列。同時在上爪極掌部分嵌入勵磁支架，并在支架上安放勵磁線圈。勵磁支架固定在靜止的機殼上，從而省去了電刷、滑環(huán)，提高了可靠性。為了便于電機制造時爪極之間永磁體的安放，從敏將爪極形狀改進為直角梯形[42]，如圖1-8所示。

【參考文獻】：
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