文档介绍：东南大学
博士学位论文
高速永磁无刷直流电机性能分析与设计的研究
姓名:余莉
申请学位级别:博士
专业:电机与电器
指导教师:胡虔生
20070622
摘要究价值,对其电磁性能进行准确的分析和设计具有重要的经济价值和理论意义。本文主要的计算、优化设计、控制系统和样机制造和实验等做了大量的工作:对永磁无刷直流电机的电路进行分析。从电机磁场分析入手,根据齿磁通分析计算了计算模型,重点推导了龟动势平顶宽度小于鹊缃嵌仁钡牡缏纺P停赋龌幌嗲暗缌个难题,本文根据铁耗分立计算模型,进一步推导了考虑电机内旋转磁化对铁耗随着电力电子技术的发展,高速永磁无刷直流电机应用前景越来越广阔,有较大的研是围绕着永磁无刷直流电机,尤其是高速永磁电机的磁路、电路性能的分析、铁耗和温升对电机的磁路进行分析设计:从磁路结构入手。分析了定子铁芯、转子铁芯和永磁体的各种结构优劣及其选型,选材的根据;讲述了场路结合的分析计算方法;给出了极数、槽数、绕组、转子参数、;根据此电动势的波形,推导了三相六状态控制时,电动势的电路波形出现尖峰脉冲的取因,该模型考虑了电感对高速电机性能的影响;给出了基于能量摄动法计算绕组电感的方法。高速永磁无刷直流电机内的损耗尤其是铁耗较大,根据经验系数来计算铁耗的传统方法已显得力不从心,如何准确计算高速永磁无刷直流电机内的铁耗是困扰电机工作者的一的影响的铁耗计算模型,其各项损耗系数是由铁芯材料在交变磁化条件下的损耗数据通过回归计算得到。通过实际电机的计算和实验测试,表明此计算模型有较高的准确度。随着电机内损耗的增大,温升也是一个重要问题,,,,建立了优化设计的数学模型,编制了程序,用遗传算法成功地对高速永磁无刷直流电机的效率进行了优化,给出了优化算例,并做出样机,通过对优化前后的方案做出样机并进行比较实验,:位置检测技术、三相逆变电路中的功率管压降和控制系统换相角问题,、选型及在电机中的安装应用:功率管压降对起动电流、功率的影响问题;控制系统提前或滞后换相对电机电流,输出性能的影响,提出适当提前换相有利于电机出力。做出永磁无刷直流电机样机并进行实验研究,主要包括高速永磁无刷直流电机、内置式永磁无刷直流电机、高压永磁无刷直流电机的设计、性能分析,样机制作、、电动机测试,损耗测量的实验平台,通过在测试时使用假转子的方法成功分离出了电机铁耗和机械损耗,实验测量结果和计算结果基本一致。目录
总之,通过对永磁无刷直流电机的磁路、:高速永磁无刷直流电机,铁磁材辩损耗,旋转磁化,有限元电磁场分析,温磁无刷直流电机的设计理论和分析方法,并通过样机的制造和实验,进一步的验证了这些理论和方法的准确性,这对永磁无刷直流电机的设计和应用有很好的参考价值。升计算。优化设计,实验研究目录
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图表目录圈来诺缁拇怕肥疽馔迹不同频率下的磁化曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯¨.图永磁电机转子结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图磁桥漏磁示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.二⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图改进的半嵌型和内嵌型转子结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图永磁材料的疕特性曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.一图一对极的等效磁路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图矩形永磁体的等效面电流模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...图瓦片型永磁体等效面电流模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.圈甀来诺缁ḿ渎┐诺那蠼馇颉图来诺缁瞬柯┐诺那蠼馇颉图来盼匏⒅绷鞯缁募扑慵ɑ∠凳梗图笃骄琶艿氖疽馔肌图来盼匏⒅绷鞯缁某莶圩>亍图缁萁峁故疽馔肌图罟登蛑岢小图来盼匏⒅绷鞯缁峁故疽馊Α图度胧接来盼匏⒅绷鞯拇懦》⒅绷鞯缁慕峁辜捌浯懦》植肌图样机电磁场计算结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一一图光滑定子表面的气隙磁密分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图2凼逼洞琶芊植肌!图随转子旋转的齿部磁通和反电势波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一一图莺陀来