本文關(guān)鍵詞：容錯磁齒輪復(fù)合電機損耗特性研究及優(yōu)化設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前,隨著生活品質(zhì)的不斷提高和環(huán)境問題的持續(xù)升溫,為了獲得更高的傳動性能,滿足風(fēng)力發(fā)電、電動汽車、潮汐發(fā)電等新能源領(lǐng)域?qū)Φ退俅筠D(zhuǎn)矩的要求,直接驅(qū)動技術(shù)逐漸進入了電力驅(qū)動行業(yè)的視線。近年來,有學(xué)者提出了一種新型磁齒輪復(fù)合電機,能夠?qū)崿F(xiàn)高轉(zhuǎn)矩密度的“偽”直接驅(qū)動。該類型復(fù)合電機通過將磁場調(diào)制式永磁齒輪的內(nèi)轉(zhuǎn)子與永磁電機外轉(zhuǎn)子合并,在實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出的同時省卻了傳動系統(tǒng)的齒輪變速裝置,因此具有良好的應(yīng)用前景。磁場調(diào)制式永磁齒輪和磁齒輪復(fù)合電機的作用原理是基于調(diào)制作用,但是調(diào)制后的磁場中除了有產(chǎn)生恒定轉(zhuǎn)矩的諧波成分外還有大量的造成損耗的諧波成分,如此導(dǎo)致了磁齒輪復(fù)合電機不同于一般永磁電機的損耗特性。磁齒輪復(fù)合電機具有三層磁極和鐵心結(jié)構(gòu),使得永磁體的渦流損耗和鐵心損耗在電磁設(shè)計中需要重點考慮。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也為電機冷卻系統(tǒng)設(shè)計增加了困難,進一步提高了永磁體因過熱出現(xiàn)不可逆退磁的可能,降低復(fù)合電機的可靠性和使用壽命。因此,對磁齒輪復(fù)合電機損耗特性進行研究,并以減小損耗為目的進行優(yōu)化設(shè)計具有非常重要的理論意義和實際價值。本文通過對調(diào)制作用原理的闡述,分析了復(fù)合電機額定工況下的損耗特性,研究了產(chǎn)生轉(zhuǎn)子損耗的空間諧波成分構(gòu)成,并基于損耗特性的分析提出了一種新型的外轉(zhuǎn)子改進型結(jié)構(gòu),為磁場調(diào)制式磁性齒輪和磁齒輪復(fù)合電機的性能優(yōu)化提供了新的設(shè)計思路。本文基于以上主要問題開展了如下的一些基本工作,獲得了一些有價值的結(jié)論:1.通過解析法詳細分析了內(nèi)外轉(zhuǎn)子永磁體磁場經(jīng)過調(diào)制作用以后的空間分布,對磁場調(diào)制式永磁齒輪的運行原理進行了闡述,并總結(jié)了氣隙磁場產(chǎn)生恒定轉(zhuǎn)矩的諧波成分。利用有限元仿真軟件證明了解析法關(guān)于調(diào)制作用分析的正確性。2.從永磁齒輪結(jié)構(gòu)的原理分析,總結(jié)了內(nèi)外層氣隙產(chǎn)生轉(zhuǎn)子損耗的諧波成分,得到永磁體的非正弦分布是造成另一側(cè)轉(zhuǎn)子損耗主要原因的結(jié)論,為下文關(guān)于復(fù)合電機減小損耗提高效率的優(yōu)化方案提供了理論依據(jù)。根據(jù)鐵心損耗和永磁體渦流損耗的產(chǎn)生機理,給出了復(fù)合電機損耗的計算模型,并對各部分的損耗進行了計算和對比。從磁齒輪復(fù)合電機的整機損耗出發(fā),分析了內(nèi)轉(zhuǎn)子和內(nèi)嵌電機磁場耦合對損耗的影響。3.基于永磁齒輪結(jié)構(gòu)損耗特性的分析,提出了幾種減小損耗的方案。通過永磁體分段和單極性結(jié)構(gòu)的方法降低了轉(zhuǎn)子損耗,并對比分析了調(diào)制環(huán)形狀對損耗特性的影響。4.基于抑制內(nèi)轉(zhuǎn)子無用諧波以減小外轉(zhuǎn)子渦流損耗的分析,創(chuàng)新性的提出了一種永磁齒輪新型外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),利用空間磁導(dǎo)的1D模型論證了磁障的引入對削弱無用諧波的作用,最后通過對損耗仿真結(jié)果的對比驗證了新型外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：磁齒輪 復(fù)合電機 鐵心損耗 永磁體渦流損耗
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM359.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 永磁齒輪與磁齒輪復(fù)合電機的研究概況11-14
• 1.3 電機損耗的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 電機鐵心損耗研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 永磁體渦流損耗研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 磁齒輪復(fù)合電機與損耗相結(jié)合的研究概況17-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 磁場調(diào)制式永磁齒輪基本結(jié)構(gòu)及原理20-38
• 2.1 引言20-21
• 2.2 磁場調(diào)制式永磁齒輪的結(jié)構(gòu)及原理21-28
• 2.3 有限元仿真分析氣隙磁場28-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 容錯磁齒輪復(fù)合電機的損耗特性38-57
• 3.1 引言38-39
• 3.2 磁齒輪復(fù)合電機損耗理論分析39-47
• 3.2.1 考慮永磁體磁場非標準正弦的氣隙諧波39-41
• 3.2.2 鐵心損耗41-45
• 3.2.3 永磁體渦流損耗45-47
• 3.3 容錯磁齒輪復(fù)合電機損耗計算模型47-50
• 3.3.1 鐵心損耗計算模型47-48
• 3.3.2 永磁體渦流損耗計算模型48-50
• 3.4 容錯磁齒輪復(fù)合電機損耗特性分析50-56
• 3.4.1 磁齒輪結(jié)構(gòu)損耗特性51-53
• 3.4.2 磁齒輪復(fù)合電機損耗特性53-56
• 3.4.3 內(nèi)嵌電機與磁齒輪結(jié)構(gòu)耦合對損耗的影響56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 基于減小損耗的復(fù)合電機優(yōu)化設(shè)計57-72
• 4.1 引言57
• 4.2 磁極形式對損耗的影響57-64
• 4.2.1 磁路結(jié)構(gòu)形式對損耗的影響57-59
• 4.2.2 永磁體Halbach陣列對損耗的影響59-61
• 4.2.3 永磁體單極性結(jié)構(gòu)對損耗的影響61-62
• 4.2.4 永磁體分段減小渦流損耗62-64
• 4.3 調(diào)磁環(huán)形狀對損耗的影響64-66
• 4.4 永磁齒輪新型外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)66-71
• 4.4.1 轉(zhuǎn)子軛部磁障的作用機理67-69
• 4.4.3 仿真結(jié)果驗證69-71
• 4.5 本章小結(jié)71-72
• 第五章 總結(jié)和展望72-74
• 5.1 全文總結(jié)72-73
• 5.2 課題展望73-74
• 參考文獻74-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文與科研成果81

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本文編號：391921