基于磁場調制理論的游標混合電機系統(tǒng)的研究.pdf

1、在工業(yè)生產(chǎn)中，為了得到低速大轉矩的驅動裝置，大多采用電動機加機械變速機構的方式來實現(xiàn)。雖然系統(tǒng)在這種驅動方式下可以獲得較好的轉矩輸出，但在機械疲勞、震動噪聲和電機可靠性等方面存在明顯的弊端，尤其在負載波動較大的情況下，電機很難達到理想的工作狀態(tài)。
　　近年來，基于磁場調制理論的游標混合電機的提出，為該問題的解決提供了一種新的思路。與傳統(tǒng)機械傳動裝置相比，它具有低噪聲、免維護、結構牢固和性能穩(wěn)定等優(yōu)點，能夠實現(xiàn)低速大轉矩輸出，具有廣

2、泛的應用前景，可應用于電動汽車、風力發(fā)電、船舶驅動等領域。
　　本文中首先簡要介紹了磁齒輪的研究背景意義及研究現(xiàn)狀，討論幾種常見電磁設備的結構、特點及演變過程，從而引出了高性能的游標混合電機作為本文的主要研究對象，主要研究工作如下:
　　對游標混合電機的基本結構與電機參數(shù)進行相關介紹，利用解析法建立游標混合電機的數(shù)學模型，引出了磁場調制理論;采用有限元分析法對不同拓撲結構的游標混合電機的靜磁場進行了分析，得到氣隙磁密分布、磁

3、鏈、感應電動勢、轉矩等電磁特性，對比分析得到了游標混合電機最優(yōu)拓撲結構，進一步闡述游標混合電機的磁場調制原理。另外，文中對比分析了永磁體和繞組不同排列方式對電機性能的影響。
　　由于游標混合電機復雜的磁路結構和特殊的工作方式使得電磁性能解析計算比較困難。文中基于子域法對游標混合電機建立解析模型，根據(jù)電機各個區(qū)域的結構特點和電磁性能將電機劃分為若干個子域，在每個子域內建立該子域磁場的偏微分方程，利用分離變量法求出偏微分方程的磁位通解

4、;同時結合矢量磁位和磁場強度切向分量具有連續(xù)性的邊界條件，求解出各個子域的矢量磁位，進而計算得到磁密、磁鏈和電磁轉矩。文中通過有限元分析軟件建立游標混合電機有限元模型，并進行電磁特性分析，將解析結果和有限元仿真的結果進行對比分析，研究表明兩者具有較好的擬合性，從而驗證了解析模型的準確性。同時論文中分析研究了不同轉子槽寬和轉子槽深對電機性能的影響，為游標混合電機的優(yōu)化設計提供依據(jù)。
　　最后，對游標混合電機進行了樣機研制和空載試驗研