【摘要】：近年來,永磁電機的弱磁擴速問題一直是研究的熱點話題。由于永磁電機的勵磁磁場是由永磁體產(chǎn)生,電機一旦加工完成其勵磁磁場難以調(diào)節(jié),這導(dǎo)致電動運行時,恒功率區(qū)較窄,調(diào)速范圍有限;發(fā)電運行時,電壓調(diào)節(jié)范圍較小,去磁困難。當(dāng)需要擴速時,通常施加持續(xù)的d軸電流來削弱氣隙磁場,此時永磁體易發(fā)生不可逆退磁,因而極大的限制了永磁電機的適用場合。本文提出了一種新型可變磁通分離定子永磁型爪極電機,采用記憶型永磁體勵磁,在保證電機較高能量密度的基礎(chǔ)上,通過電流脈沖改變永磁體的磁化水平,提高了永磁電機弱磁擴速能力的同時,使電機具有較低的調(diào)磁損耗,提高了電機的效率。首先,對可變磁通分離定子永磁型爪極電機的結(jié)構(gòu)進行分析。根據(jù)勵磁形式的不同,分別對串聯(lián)式和并聯(lián)式混合永磁體勵磁結(jié)構(gòu)電機的工作原理和磁路進行比較說明。針對磁路中存在的不可忽視的漏磁問題,分析了漏磁磁路并推導(dǎo)了主要漏磁的磁導(dǎo)計算式。結(jié)合主磁路以及主要的漏磁磁路建立了可變磁通分離定子永磁型爪極電機的等效磁路模型,給出了模型中各磁參量的計算式以及計算流程,并根據(jù)電機的等效磁路模型和漏磁情況建立完整的可變磁通分離定子永磁型爪極電機的數(shù)學(xué)模型。其次,對鋁鎳鈷記憶型永磁體的調(diào)磁機理和調(diào)磁能力進行探究。從鋁鎳鈷永磁體的退磁曲線入手,找到有效線性控制范圍。在空載和額定負(fù)載條件下,對單一鋁鎳鈷永磁體、串聯(lián)式混合永磁體和并聯(lián)式混合永磁體勵磁形式電機的氣隙磁場以及磁場調(diào)節(jié)能力進行分析,確定不同勵磁形式對應(yīng)的有效磁場調(diào)節(jié)范圍,找到不同勵磁形式磁場調(diào)節(jié)的規(guī)律。通過對比分析,總結(jié)影響可變磁通分離定子永磁型爪極電機磁場調(diào)節(jié)能力的一般規(guī)律。然后,對爪極形狀與電機漏磁之間的關(guān)系進行分析,并討論了選擇斜爪形狀的合理性。結(jié)合等效磁路模型中可變磁通分離定子永磁型爪極電機的主要漏磁形式,通過改變爪極結(jié)構(gòu)的主要參數(shù),探究影響電機漏磁主要的爪極結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)參數(shù)變化規(guī)律優(yōu)化爪極結(jié)構(gòu)的設(shè)計并驗證結(jié)論的有效性。最后,對電機的運行特性進行計算。電機的運行特性包含電機的轉(zhuǎn)矩以及損耗情況。在計算中,一方面討論了電機轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的原因,并推導(dǎo)了電機齒槽轉(zhuǎn)矩的計算式;另一方面與常規(guī)電勵磁爪極電機進行比較,比較電機在不同轉(zhuǎn)速條件下的損耗和溫升,驗證電機在磁場調(diào)節(jié)過程中的高效性。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文與藍色部分為切向充磁的永磁體 N 極與 S 極，永磁體采用鋁鎳鈷（AlNiCo）材料，該永磁材料具有剩磁 Br高，，矯頑力 Hc很低的特點。轉(zhuǎn)子由永磁體，導(dǎo)磁材料（與永磁體相鄰的部分）及非磁性材料（黃色三角形部分）構(gòu)成“三明治夾層結(jié)構(gòu)，用機械的方法固定在一根非磁性軸上。在初始狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子上的永磁體產(chǎn)生的磁場由箭頭所示，此時磁通為max 。當(dāng)在定子上施加一個與永磁體原磁化方向相反的直軸去磁電流脈沖di 后，轉(zhuǎn)子永磁體被部分去磁，此時在距離非磁性軸表面0r 的位置處產(chǎn)生一個分界面，使得永磁體被分成磁化方向不同的兩個部分，穿過氣隙的主磁通減小，如圖 1-1 b)所示。該電機通過控制直軸去磁電流脈沖 改變永磁體磁化水平，并且永磁材料對該變化具有記憶性，因而通過改變永磁體磁化強度而實現(xiàn)的可變磁通永磁電機也被稱作記憶電機。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文隙，因而主磁通經(jīng)上爪到達穿過氣隙進入定子”，實際上相鄰的上下爪極間距并不滿足遠(yuǎn)大于氣隙長度的要求，并且由于定子開槽作用，變相提高了等效氣隙長度，更進一步的促使了漏磁現(xiàn)象的產(chǎn)生，因而減少漏磁的優(yōu)化是爪極電機設(shè)計中的重要一環(huán)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM351

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本文編號：2676486