新型混合勵磁爪極電機及其弱磁調(diào)速研究.pdf

1、混合勵磁爪極電機(Hybrid Excitation Claw Pole Machine，HECPM)是由勵磁繞組和永磁體共同提供勵磁磁勢的爪極電機。爪極電機具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、成本低等優(yōu)點。電勵磁有刷爪極電機能夠通過改變勵磁電流靈活地調(diào)節(jié)電機內(nèi)磁場，但是其極間漏磁、勵磁損耗高等問題較嚴(yán)重;傳統(tǒng)的永磁同步電機(PermanentMagnet Synchronous Machine，PMSM)的勵磁磁勢無法調(diào)節(jié)，通常利用增加直軸電流的

2、方式進行弱磁控制，雖然有助于拓寬轉(zhuǎn)速范圍但存在銅耗增加、永磁體退磁等問題;HECPM采用電勵磁和永磁勵磁相結(jié)合的方式，既能夠方便地調(diào)節(jié)勵磁又有較好的性能，具有很高的研究價值。
　　本文主要研究一種新型結(jié)構(gòu)的混合勵磁爪極電機，其爪極形狀由常用的等腰梯形改進為直角梯形，以便于在制造時放置極間永磁體;并且轉(zhuǎn)子電勵磁繞組經(jīng)過勵磁支架直接焊接于電機的端蓋上，舍棄了電刷-滑環(huán)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電機的無刷化。本文圍繞該電機的結(jié)構(gòu)特點、三維場分析、磁路計

3、算、電感測量以及電動運行時勵磁控制方法的選擇等方面進行了如下的研究工作:
　　1.介紹了電機勵磁方式的歷史變化和發(fā)展趨勢，從爪極電機和混合勵磁電機弱磁控制兩個方面對電機的研究現(xiàn)狀進行了綜述。
　　2.介紹HECPM的結(jié)構(gòu)特點及工作原理，通過建立HECPM的三維有限元靜態(tài)場和瞬態(tài)場分析模型，在分析其磁場分布特點的基礎(chǔ)上，對電機內(nèi)氣隙磁場的調(diào)節(jié)原理以及電機的空載特性進行了分析與研究。
　　3.建立HECPM的等效磁網(wǎng)絡(luò)模型

4、，分別對電機各部分切分單元的磁阻進行了計算，將電機簡化為一個磁網(wǎng)絡(luò)，建立對應(yīng)的結(jié)點磁位方程。利用Matlab對等效磁網(wǎng)絡(luò)算法進行編程，得出HECPM的空載磁場結(jié)果。
　　4.推導(dǎo)了HECPM中各電感參數(shù)間的關(guān)系，并采用道爾頓法對樣機進行了電感測試。對比參數(shù)測試結(jié)果與有限元仿真分析結(jié)果，驗證了該測試方法適用于HECPM的參數(shù)測試。
　　5.在dq0坐標(biāo)系下建立HECPM的數(shù)學(xué)模型，利用Matlab/simulink軟件搭建HE