永磁無刷牽引電機電磁性能研究.pdf

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

2、永磁無刷電機及控制系統(tǒng)樣機，并進行了實驗。 對永磁體表面安裝式無刷電機的電樞反應(yīng)進行了研究，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)庀洞艌龅挠绊?，證明了永磁體徑向充磁比平行充磁時氣隙磁通密度幅值更高，波形更接近梯形波，更有利于提高無刷電機的能量密度；對設(shè)計的永磁體徑向充磁專用裝置的有限元分析說明磁瓦的磁化方向是徑向的；對于大容量永磁電機永磁體的分片是難免的，研究了永磁體分片對氣隙磁場的影響，分片會造成氣隙磁場

3、波形下陷和漏磁增加。通過有限元計算研究了直槽、斜槽時對反電勢的影響，斜槽時反電勢的齒槽諧波明顯降低。 分析了電感對永磁無刷直流電機性能的影響；對永磁無刷直流電機的增量電感計算、增量電感的非線性、磁化曲線進行了研究；建立了計算繞組端部漏感的二維有限元模型，電感測量結(jié)果驗證了計算的正確性。研究了無刷電機直槽、斜槽轉(zhuǎn)矩以及齒槽波動轉(zhuǎn)矩，提出了定子磁場跳動也是引起轉(zhuǎn)矩波動的重要原因，給出抑制定子磁場跳動引起轉(zhuǎn)矩波動的脈寬調(diào)制算法。

4、 研究了轉(zhuǎn)子箍緊套對氣隙電磁參數(shù)、電磁性能的影響；討論了箍緊套及永磁體的損耗計算方法，提出利用分步靜態(tài)有限元法計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刷電機數(shù)學(xué)模型，并與理想元件模型進行了性能仿真對比，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；建立了永磁無刷電機的故障模型，在對繞組的局部短路建模時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行無