分?jǐn)?shù)槽集中繞組變極記憶電機(jī)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、記憶電機(jī)是一種氣隙磁場(chǎng)可控的新型永磁電機(jī)，不僅保持傳統(tǒng)永磁電機(jī)高功率密度、高效率和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且其調(diào)磁方便靈活，且能實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)變極調(diào)速，在現(xiàn)代工業(yè)、交通與軍事等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文巧妙地將記憶電機(jī)、變極調(diào)速和分?jǐn)?shù)槽集中繞組等概念結(jié)合起來(lái)，提出了分?jǐn)?shù)槽集中繞組變極記憶電機(jī)(Fractional Slot Concentrated Winding Pole Changing Memory Machine，F(xiàn)SCW-PCMM)

2、，并深入研究其變極機(jī)理、運(yùn)行原理、電磁設(shè)計(jì)方法、電磁特性分析和變極調(diào)速技術(shù)等，有望為工業(yè)界提供一種真正高效寬調(diào)速的永磁電機(jī)，因而本文研究工作具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文在全面分析PCMM國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，研究此類(lèi)電機(jī)的變極機(jī)理，并分析分?jǐn)?shù)槽集中變極繞組連接方式、混合永磁PCMM齒槽轉(zhuǎn)矩，據(jù)此提出了不改變繞組連接方式（簡(jiǎn)稱(chēng)不變繞組）的FSCW-PCMM。設(shè)計(jì)了一臺(tái)9槽6/2極FSCW-PCMM樣機(jī)，以變極前后齒槽

3、轉(zhuǎn)矩最小為目標(biāo)對(duì)其局部尺寸進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)優(yōu)化后的樣機(jī)進(jìn)行電磁特性分析和損耗計(jì)算，并通過(guò)多物理場(chǎng)耦合的方法驗(yàn)證其電磁設(shè)計(jì)合理性與可靠性。論文主要研究工作和取得成果如下:
　　(1)介紹課題的研究背景和意義，全面闡述和分析記憶電機(jī)、PCMM和FSCW國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　(2)分析PCMM變極機(jī)理和運(yùn)行原理，深入研究FSCW變極前后的連接方法，包括反接法、移相法和混合法。分析FSCW變極前后的繞組系數(shù)和磁動(dòng)勢(shì)，為FSCW-PCMM

4、極槽配合選取提供依據(jù)，并推導(dǎo)混合永磁PCMM齒槽轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式。
　　(3)根據(jù)變極比變化規(guī)律，提出轉(zhuǎn)子和定子永磁型FSCW-PCMM。給出不變繞組FSCW-PCMM極槽配合極槽約束方程，并對(duì)不同極槽配合與繞組連接方式可實(shí)現(xiàn)8/4變極的分?jǐn)?shù)槽PCMM進(jìn)行研究，分析其電磁特性。提出分?jǐn)?shù)槽PCMM極相調(diào)制概念，進(jìn)一步擴(kuò)大其速度范圍。
　　(4)通過(guò)對(duì)比分析傳統(tǒng)永磁電機(jī)拓?fù)湓谧儤O前后的磁路特點(diǎn)，提出適合PCMM的電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。推導(dǎo)P

5、CMM尺寸方程，綜合運(yùn)用磁路法和有限元法完成9槽6/2極FSCW-PCMM電磁設(shè)計(jì)，并組合Taguchi數(shù)組、響應(yīng)曲面法和遺傳算法對(duì)變極前后的齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算其電磁特性。
　　(5)計(jì)算分析9槽6/2極FSCW-PCMM的各種損耗，采用多物理場(chǎng)耦合方法計(jì)算分析變極前后的溫度、應(yīng)力和變形分布，驗(yàn)證其電磁設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)合理性與可靠性。
　　(6)推導(dǎo)PCMM定子坐標(biāo)系下和轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，基于MATLAB/Simulink