新型混合勵(lì)磁同步電機(jī)特性研究.pdf

1、混合勵(lì)磁是永磁勵(lì)磁與電勵(lì)磁兩種勵(lì)磁方式的有機(jī)結(jié)合?；旌蟿?lì)磁同步電機(jī)(HESM)力求繼承永磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)使其具有氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)能力，在航空航天、新能源發(fā)電與驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用前景。探索合理的HESM結(jié)構(gòu)型式是推動(dòng)混合勵(lì)磁電機(jī)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。本文致力于新型HESM本體結(jié)構(gòu)拓?fù)溲芯?，在電機(jī)的磁路計(jì)算、三維有限元分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、建模方法等方面開(kāi)展深入的研究，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析。
　　 論述了混合勵(lì)磁電機(jī)勵(lì)磁方

2、式的特點(diǎn)，并總結(jié)其共性的基本要求。針對(duì)兩種典型結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)，提出轉(zhuǎn)子磁分路徑向磁鋼HESM與切向磁鋼HESM結(jié)構(gòu)型式，詳細(xì)闡述了兩種電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)行原理，在分析電機(jī)內(nèi)徑/軸向磁路分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，論述其氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)原理和工作特性。
　　 建立了轉(zhuǎn)子磁分路HESM不同勵(lì)磁狀態(tài)下的等效磁路模型，完成等效磁路計(jì)算程序，計(jì)算得到電機(jī)內(nèi)磁路狀態(tài)和空載特性。推導(dǎo)出影響該新型電機(jī)磁分路作用的基本約束關(guān)系，系統(tǒng)研究了轉(zhuǎn)子長(zhǎng)徑比、極對(duì)數(shù)、

3、永磁體結(jié)構(gòu)參數(shù)、主氣隙/附加氣隙長(zhǎng)度以及轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體延伸段截面積等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電機(jī)調(diào)磁特性的影響規(guī)律。研究了基于電樞反應(yīng)計(jì)算確定電機(jī)勵(lì)磁磁勢(shì)的基本方法，得到電機(jī)不同性質(zhì)負(fù)載下的調(diào)節(jié)特性曲線。
　　 在MAXWELL3D中建立新型轉(zhuǎn)子磁分路HESM的三維有限元模型，通過(guò)全面的靜磁場(chǎng)分析驗(yàn)證了電機(jī)具有良好的氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)能力，得到雙向勵(lì)磁磁勢(shì)作用下電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)分布的變化情況和規(guī)律，并給出導(dǎo)磁橋、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體等結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法和原則。針對(duì)轉(zhuǎn)

4、子導(dǎo)磁體間漏磁問(wèn)題，提出了增設(shè)補(bǔ)償磁鋼的方法，研究結(jié)果表明補(bǔ)償磁鋼能夠有效提升氣隙磁密，且對(duì)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)范圍影響很小。建立了切向磁鋼HESM三維瞬態(tài)場(chǎng)路耦合分析模型，完成了電機(jī)空載特性、外特性和短路特性的仿真分析，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究了基于瞬態(tài)場(chǎng)分析計(jì)算電機(jī)同步電抗的方法，結(jié)合靜磁場(chǎng)計(jì)算結(jié)果，根據(jù)電機(jī)電壓方程，建立了切向磁鋼HESM的MATLAB/SIMULINK數(shù)學(xué)模型，為該新型電機(jī)的閉環(huán)系統(tǒng)仿真分析、快速計(jì)算提供了重要的分析手段。

5、r>　　 提出新型并列結(jié)構(gòu)HESM結(jié)構(gòu)，通過(guò)三維有限元計(jì)算得到電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)分布特點(diǎn)，并對(duì)比分析出鐵心長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)原則。指出并列結(jié)構(gòu)HESM中存在軸向漏磁現(xiàn)象的特殊問(wèn)題，并通過(guò)三維靜磁場(chǎng)分析揭示了雙向勵(lì)磁作用下軸向漏磁通的變化規(guī)律，為電機(jī)內(nèi)永磁及電勵(lì)磁部分之間的軸向距離選擇提供了理論依據(jù)。
　　 提出同步發(fā)電機(jī)采用共陽(yáng)極12相零式整流輸出以構(gòu)成無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)方案。系統(tǒng)地對(duì)比研究了6相雙Y整流輸出和12相零式整流輸出結(jié)構(gòu)下的發(fā)電