【摘要】：橫向磁通永磁電機（Transverse FluxPermanent-magnet Motor，TFPM）作為一種新型特種電機，具有高轉(zhuǎn)矩密度、磁路解耦、結(jié)構(gòu)模塊化等優(yōu)點，以低速條件下轉(zhuǎn)矩密度大的優(yōu)異性能成為電機界研究的熱點。但漏磁大、功率因數(shù)低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和轉(zhuǎn)矩脈動大等缺點成為限制其發(fā)展的瓶頸，嚴重阻礙橫向磁通永磁電機在實際工程中的廣泛應(yīng)用。 本文在研究國內(nèi)外已有橫向磁場永磁電機的基礎(chǔ)上，提出一種具有盤式特征的新型雙六相橫向磁通永磁電機，針對其磁路模型、樣機結(jié)構(gòu)、三維電磁場和控制方案進行認真分析，并在搭建實驗平臺基礎(chǔ)上進行樣機運行控制實驗。本文以提出的一種可作為電動車直驅(qū)式輪轂電機的新型電機為對象展開相關(guān)研究，主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點有以下幾個方面。 （1）在橫向磁通電機數(shù)學(xué)模型和永磁同步電機數(shù)學(xué)模型研究基礎(chǔ)上，結(jié)合多相電機建模方法分析新型雙六相橫向磁通永磁電機的磁通磁路，采用磁路等效法，對新型電機的永磁體、切向極間漏磁、徑向極間漏磁和定子繞組及電機整體等進行數(shù)學(xué)建模；并給出功率因數(shù)計算方法，對導(dǎo)致TFPM功率因數(shù)低的原因以及改善方法進行研究，該理論研究為樣機結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制算法設(shè)計起到了很好的鋪墊作用。 （2）根據(jù)現(xiàn)有TFPM和軸向、徑向電機拓撲結(jié)構(gòu)性能特點，提出一種可用于電動車直驅(qū)式輪轂的新型雙六相橫向磁通永磁電機拓撲結(jié)構(gòu)，主要由四個定子單元和兩個轉(zhuǎn)子單元構(gòu)成，同時具有盤式特征和軸向組合特征。在三維機械設(shè)計軟件中對新型電機的定子單元和轉(zhuǎn)子單元等主要結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，并提出了一種轉(zhuǎn)矩最大化為目標的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計方法，優(yōu)化了常規(guī)電機的設(shè)計思路。針對新型電機定子結(jié)構(gòu)特征，給出了主感抗、齒頂漏感抗和諧波漏感抗計算，為深入研究新型電機的結(jié)構(gòu)性能奠定了基礎(chǔ)。 （3）采用三維電磁場有限元分析軟件對新型電機結(jié)構(gòu)性能和電磁性能進行分析，主要研究了造成橫向磁通電機功率因數(shù)低的漏磁系數(shù)影響因素和齒槽轉(zhuǎn)矩的影響因素，分析了氣隙長度、定子鐵芯厚度和永磁體尺寸對電機空載漏磁系數(shù)的影響，及定子錯開角度、氣隙長度和導(dǎo)磁條等因素對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響，，為減少電機漏磁和抑制轉(zhuǎn)矩脈動提供理論指導(dǎo)依據(jù)。同時，對新型電機的電磁場分布和電磁轉(zhuǎn)矩進行仿真，驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性與合理性。 （4）選擇普適性很強的直接轉(zhuǎn)矩控制和空間電壓矢量相結(jié)合作為控制方案進行深入研究，分析了從控制角度抑制轉(zhuǎn)矩脈動方法，針對直接轉(zhuǎn)矩控制的六扇區(qū)、十二扇區(qū)定子磁鏈細分法分析，提出了十八扇區(qū)定子磁鏈細分法和占空比算法相結(jié)合的改進型空間電壓矢量直接轉(zhuǎn)矩控制方法；對比分析了各控制方法的性能，所提出的控制方案有效地抑制了轉(zhuǎn)矩脈動，適宜在控制算法要求簡單的工程應(yīng)用中得到推廣。 （5）構(gòu)建樣機系統(tǒng)實驗平臺，對樣機的空載反電動勢、靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和空載運行特性等進行研究，驗證新型雙六相橫向磁通永磁電機的數(shù)學(xué)建模、結(jié)構(gòu)設(shè)計、有限元分析和控制方案選取的合理性，并對改進型控制算法進行樣機控制實驗分析。通過實驗驗證了本文所提出的新型雙六相電機結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性，以及控制算法選擇正確性。研究成果豐富了電動車直驅(qū)式輪轂電機的拓撲結(jié)構(gòu)，對橫向磁通電機減小漏磁和抑制轉(zhuǎn)矩脈動具有一定的理論意義與應(yīng)用價值。
【圖文】：

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文獻[45]對比研究了徑向磁通電機和橫個方面的性能，認為橫向磁通電機在工作性[46]采用模糊控制方法實現(xiàn)對電動車的遠程傳感器的矢量控制方式。瑞典皇家技術(shù)學(xué)院易于加工，但其線圈安裝工藝性較差,如圖
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM351

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 陶果;邱阿瑞;李大雷;;新型聚磁式橫向磁場永磁推進同步電動機[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年10期

2 陳謝杰;王秀和;劉哲民;陳麗香;唐任遠;;橫向磁通永磁電機的三維電磁場分析[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2007年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李洪鳳;Halbach陣列永磁球形電動機三維磁場分析[D];天津大學(xué);2008年

本文編號：2557642