永磁無(wú)刷牽引電機(jī)電磁性能研究.pdf

1、永磁無(wú)刷直流電機(jī)具有節(jié)能、能量密度高、動(dòng)態(tài)特性好、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成功應(yīng)用在船艦推進(jìn)、航空?qǐng)?zhí)行器、工業(yè)驅(qū)動(dòng)與控制、家用電器等領(lǐng)域，但永磁無(wú)刷直流電機(jī)用作機(jī)車牽引電機(jī)的研究在世界范圍內(nèi)還剛剛起步。本文通過(guò)理論分析和有限元計(jì)算對(duì)永磁無(wú)刷牽引電機(jī)的電磁參數(shù)、電磁性能以及電磁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究，對(duì)永磁轉(zhuǎn)子箍緊套材料、結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響進(jìn)行了深入分析和計(jì)算，建立了考慮IGBT特性大功率永磁無(wú)刷電機(jī)的數(shù)學(xué)模型以及故障模型，完成了30kW

2、永磁無(wú)刷電機(jī)及控制系統(tǒng)樣機(jī)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。 對(duì)永磁體表面安裝式無(wú)刷電機(jī)的電樞反應(yīng)進(jìn)行了研究，獲得了不同定、轉(zhuǎn)子位置電樞反應(yīng)規(guī)律；研究了永磁體充磁方向?qū)庀洞艌?chǎng)的影響，證明了永磁體徑向充磁比平行充磁時(shí)氣隙磁通密度幅值更高，波形更接近梯形波，更有利于提高無(wú)刷電機(jī)的能量密度；對(duì)設(shè)計(jì)的永磁體徑向充磁專用裝置的有限元分析說(shuō)明磁瓦的磁化方向是徑向的；對(duì)于大容量永磁電機(jī)永磁體的分片是難免的，研究了永磁體分片對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響，分片會(huì)造成氣隙磁場(chǎng)

3、波形下陷和漏磁增加。通過(guò)有限元計(jì)算研究了直槽、斜槽時(shí)對(duì)反電勢(shì)的影響，斜槽時(shí)反電勢(shì)的齒槽諧波明顯降低。 分析了電感對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)性能的影響；對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)的增量電感計(jì)算、增量電感的非線性、磁化曲線進(jìn)行了研究；建立了計(jì)算繞組端部漏感的二維有限元模型，電感測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證了計(jì)算的正確性。研究了無(wú)刷電機(jī)直槽、斜槽轉(zhuǎn)矩以及齒槽波動(dòng)轉(zhuǎn)矩，提出了定子磁場(chǎng)跳動(dòng)也是引起轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的重要原因，給出抑制定子磁場(chǎng)跳動(dòng)引起轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的脈寬調(diào)制算法。

4、 研究了轉(zhuǎn)子箍緊套對(duì)氣隙電磁參數(shù)、電磁性能的影響；討論了箍緊套及永磁體的損耗計(jì)算方法，提出利用分步靜態(tài)有限元法計(jì)算箍緊套及永磁體的損耗的方法；建立了箍緊套阻尼作用的狀態(tài)方程。 建立了考慮IGBT和反并二極管特性的無(wú)刷電機(jī)數(shù)學(xué)模型，并與理想元件模型進(jìn)行了性能仿真對(duì)比，考慮IGBT和反并二極管特性的模型可使仿真結(jié)果更準(zhǔn)確；建立了永磁無(wú)刷電機(jī)的故障模型，在對(duì)繞組的局部短路建模時(shí)將短路部分作為新的一相的方法，基于建立的故障模型可進(jìn)行無(wú)