新型雙定子永磁電機的設(shè)計與研究.pdf

1、新型雙定子永磁電機是將節(jié)距為1的分數(shù)槽繞組(即分數(shù)槽單節(jié)距繞組)用于雙定子永磁電機，這樣既可以具有分數(shù)槽單節(jié)距繞組的端部小、用銅量省、銅耗低、效率高和自定位轉(zhuǎn)矩低的優(yōu)點，同時將雙定子永磁電機的高轉(zhuǎn)矩輸出能力、高的空間和材料利用率、高轉(zhuǎn)矩密度和低慣量的優(yōu)點繼承下來，使得分數(shù)槽單節(jié)距繞組雙定子永磁電機實現(xiàn)了低定位轉(zhuǎn)矩和低慣量大轉(zhuǎn)矩的目的。但是雙定子永磁電機由于具有內(nèi)外兩個定子，而且內(nèi)外定子磁場相互耦合，電樞反應(yīng)引起的磁場變化相對普通電機更加

2、復(fù)雜，需要準確地進行磁場計算才能對雙定子永磁電機進行精確的分析。本文就這種新型雙定子永磁電機進行了設(shè)計，并采用先進的磁場計算方法對其進行了全面的分析。 首先，對新型分數(shù)槽繞組的繞組規(guī)律、電勢進行了研究，分析了各次諧波繞組因數(shù)對反電勢的影響。在此基礎(chǔ)之上，采用同心徑向式雙定子結(jié)構(gòu)，設(shè)計了兩臺雙定子永磁電機，一臺用作無刷直流電機，一臺用作發(fā)電機。通過靜磁場的分析獲得了電機的一些基本特性，并得到了試驗的驗證。 其次，雙定子永磁

3、電機磁場存在內(nèi)外定子的相互影響，在電動機運行采用非正弦供電時，要想研究雙定子永磁電動機的動態(tài)特性，就要采用場路耦合時步有限元法，它可以充分考慮電機鐵心飽和、齒槽效應(yīng)、電樞反應(yīng)、非正弦供電等影響。本文將考慮中點電位浮動的Y聯(lián)接電路方程和雙定子有限元模型相結(jié)合，從而建立起比較完善的雙定子電動機場路耦合時步有限元法的數(shù)學模型；同時解決了雙定子電機有限元模型自由轉(zhuǎn)動的問題，為后續(xù)復(fù)雜電機控制方法的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。結(jié)合雙閉環(huán)控制策略實現(xiàn)了對雙定子

4、永磁電動機的無刷直流控制和永磁同步控制的系統(tǒng)仿真，并給出了雙定子永磁電動機在兩種控制方法下的運行特性。由于新型分數(shù)槽單節(jié)距繞組的相間互感很小，論文首次將標量控制與場路耦合時步有限元法相結(jié)合，并實現(xiàn)了對雙定子永磁電動機的標量控制仿真研究。論文還建立了給定轉(zhuǎn)速的永磁發(fā)電機運行的場路耦合數(shù)學模型，對雙定子永磁發(fā)電機進行了負載運行情況下的特性仿真研究。 再次，由于表面式永磁體直接面向氣隙磁場，永磁體內(nèi)部磁場非常容易被干擾，這樣就會在永磁