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《上海大学》 2006年
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新型横向磁场永磁电机设计与研究

施进浩  
【摘要】:作为一种逆变器供电的新颖电动机结构形式,横向磁场永磁电动机(TFPM)具有运行转速低、输出力矩大、可靠性高和过载能力强等显著优点,在电气直接驱动领域得到了日益广泛的重视;然而其结构复杂、制造难度大、生产成本高和设计分析手段匮乏等一直是制约其发展的关键问题。本文提出了一种新型拓扑结构的横向磁场永磁电动机,并籍此对横向磁场永磁电动机进行了深入系统的研究分析,取得了下列卓有成效的成果: 第一,在充分分析和掌握国内外横向磁场永磁电动机的发展现状和现有各种类形拓扑结构的基础上,提出了一种不同于现有定子结构形式的新型横向磁场永磁电动机的拓扑结构形式。这种新型横向磁场永磁电动机的定子采用了具有装配定位功能的槽形口的公共联结铁心,从而内外定子磁极铁心可以积木式地直接插入公共联结铁心的槽形口中,大大筒化了制造工艺,降低了生产成本,显著提高了定子部件的装配定位精度和电动机生产的标准化程度,具有较高的创新性和实用性。 第二,针对横向磁场永磁电动机磁场结构的复杂性,以及由电枢电流产生的定子磁场和由永磁体产生的转子磁场各自处在相互垂直平面内的特点,深入研究了三维磁网络法的基础理论,以及三维磁网络法在永磁体和载流线圈的内部磁场计算中的具体应用,进而利用三维磁网络法计算了横向磁场永磁电动机的主要参数和工作特性。因此,本课题的研究有力地促进了科学研究与工程实用计算之间的有机紧密的结合。 第三,根据两相横向磁场永磁电动机结构特点和运行特性,设计制作了相应的驱动系统,详尽地分析了两相横向磁场永磁电动机在单极性导通模式下运行的工作特性。 第四,建立了横向磁场永磁电动机的数学模型,在MatLab/SimuLink软件平台上开发了横向磁场永磁电动机的通用模块化数字仿真模型。在此基础上,完成了本课题试验样机及其控制系统的动态仿真,优化了控制策略,分析了不同模式下运行的横向磁场永磁电动机的工作特性。同时,本课题把自主开发的通用模块化数字仿真模型与3DFEM结合起来,创建了比较完善的横向磁场永磁电动机软件开发平台,为进一步研究横向磁场永磁电动机及其控制系统创造了良好的科研手
【学位授予单位】:上海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM351

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 庞明;史仪凯;杨宁;;RBF网络在横向磁场永磁电机调速系统中的应用[J];计算机测量与控制;2012年08期
2 程华伟;周建华;谢嘉;陈增禄;;四相横向磁场电机驱动器的波形配置系统[J];西安工程大学学报;2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 崔淑梅;吴世华;;电动汽车用轮式驱动电机的研究[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王骞;圆筒型横向磁场永磁直线电机电磁场与电磁力的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 冯垚径;永磁同步电动机设计关键技术与方法研究[D];华中科技大学;2012年
3 包广清;大功率聚磁式横磁通永磁电机设计及其优化技术研究[D];上海大学;2006年
4 陶果;新型横向磁场永磁电力推进电动机的研究[D];清华大学;2007年
5 涂小涛;直驱式电动汽车用新型横向磁通永磁电机控制应用研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 周维正;双向交链横向磁通平板型永磁同步直线电机的基础研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 李鹏;双向交链横向磁通圆筒型直线永磁同步电机的基础研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 李亚鑫;TFSMEM电机样机设计及其伺服控制系统的开发[D];电子科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李永斌,袁琼,江建中;一种新型聚磁式横向磁场永磁电机研究[J];电工技术学报;2003年05期
2 张波,朱震莲,严仰光;稀土永磁方波无刷直流电动机的运行和控制特性研究[J];电工技术杂志;1997年04期
3 聂春燕;基于MATLAB/SIMULINK异步电动机动态仿真模型的研究[J];电工技术杂志;2000年08期
4 张伟雄,张敬华,郑婵君;基于磁网络模型矩形波永磁电机定位转矩的研究[J];电机技术;2000年03期
5 廖育武,李永东;无刷直流电机控制系统仿真及实验研究[J];机床电器;1997年06期
6 方瑞明,吴明,曾国树;基于场路结合法的永磁无刷直流电机性能分析[J];微电机(伺服技术);2003年05期
7 江建中,李永斌,施进浩;横向磁场永磁电机的研究与发展现状[J];微特电机;2003年05期
8 尚静,邹继斌,胡建辉;基于动态模型的场路结合法求解异步起动永磁同步电机的起动过程[J];中国电机工程学报;2003年08期
9 李永斌,高瑾,江建中;横向磁场开关磁阻电机永磁屏蔽技术研究[J];中国电机工程学报;2003年11期
10 郑文鹏,江建中,李永斌,张东;基于三维磁网络法E型铁心横向磁场电机的设计与研究[J];中国电机工程学报;2004年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐剑飞,桂永胜;电机模型中的参数设计[J];船电技术;2005年01期
2 施进浩,李永斌,江建中;聚磁式横向磁场永磁电机自定位转矩研究[J];电工技术学报;2005年03期
3 郑文鹏;施进浩;屠关镇;江建中;;电流域标量处理法在横向磁场电机三维磁场分析中的应用[J];电工技术学报;2006年06期
4 李永斌;施进浩;江建中;;具有公共联接定子铁心的横向磁场永磁电机二维场模型及磁场分析[J];电工技术学报;2006年08期
5 赵猛;邹继斌;胡建辉;徐永向;;异步起动永磁同步电动机起动特性研究[J];电工技术学报;2007年07期
6 田录林;贾嵘;杨国清;田琦;李知航;李辉;;永磁铁磁贴合体的磁场及磁力[J];电工技术学报;2008年06期
7 林莘;李永祥;马跃乾;吴刚;;高压断路器新型电机操动机构的动态特性分析[J];电机与控制学报;2009年02期
8 赵海森;李志强;胡笳;刘明基;罗应立;;自起动永磁电机在转子表层结构不对称条件下的堵转电流[J];电机与控制学报;2010年10期
9 王骞;邹继斌;赵玫;;横向磁场永磁直线电机结构及电感参数分析[J];电机与控制学报;2010年11期
10 尹志英;谢拴勤;;自适应控制在电梯门机系统中的应用[J];电气传动自动化;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 王建宽;施进浩;江建中;;横向磁场永磁电动机及其驱动系统研究[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
2 张东;施进浩;江建中;;C型横向磁场永磁电机的设计研究[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
3 崔淑梅;吴世华;;电动汽车用轮式驱动电机的研究[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王骞;圆筒型横向磁场永磁直线电机电磁场与电磁力的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 冯垚径;永磁同步电动机设计关键技术与方法研究[D];华中科技大学;2012年
3 李永斌;定子双馈双凸极永磁电机及其控制系统研究[D];上海大学;2004年
4 章跃进;旋转电机磁场计算数值解析结合法研究[D];上海大学;2005年
5 刘哲民;横向磁通永磁同步电机研究[D];沈阳工业大学;2006年
6 刘哲民;横向磁通永磁同步电机研究[D];沈阳工业大学;2006年
7 郑文鹏;基于标量磁位三维有限元法新型横向磁场电机设计与研究[D];上海大学;2006年
8 包广清;大功率聚磁式横磁通永磁电机设计及其优化技术研究[D];上海大学;2006年
9 陶果;新型横向磁场永磁电力推进电动机的研究[D];清华大学;2007年
10 王建宽;横向磁场永磁电机及其驱动系统研究[D];上海大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马晓光;横向磁场开关磁阻电机的研究[D];湖南工业大学;2010年
2 朱星波;异步起动稀土永磁电动机起动性能的研究[D];浙江大学;2010年
3 刘经宇;真空断路器永磁直线电机操动机构的研究[D];沈阳工业大学;2011年
4 李爽;低速大转矩绕线转子自起动永磁同步电动机的设计与起动性能分析[D];沈阳工业大学;2011年
5 高璞;电子设备屏蔽壳的电磁感应模型及电磁敏感性研究[D];华北电力大学(北京);2011年
6 宋杰;无刷直流电机转矩脉动抑制的研究[D];西南大学;2011年
7 卢利利;基于单电机的电动车能量回馈控制策略研究[D];西南大学;2011年
8 方雅;肘杆式伺服曲柄压力机动力学仿真与实验研究[D];广东工业大学;2011年
9 周振超;微型纯电动汽车电驱动控制系统的设计与研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 闫海媛;圆筒型无重叠式横向磁通永磁直线电机的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冀路明,汪庆周;二十一世纪的Azipod吊舱式电力推进系统[J];船舶工程;2002年02期
2 黄海;采用ANSYS软件进行永磁电机的磁场分析[J];船电技术;2001年02期
3 李亚旭;横向磁通电动机拓扑结构初析[J];船电技术;2003年01期
4 李锡群,王志华;电机/推进器一体化装置(IMP)介绍[J];船电技术;2003年02期
5 李先林,樊印海,李芳;电力推进中的永磁同步电动机及其控制[J];船电技术;2003年06期
6 吴海鹰;永磁电机电磁计算[J];船电技术;2004年05期
7 李玉生;全电力推进在舰船上的应用及其展望[J];船电技术;2005年02期
8 汪京荣,冯勇,张平祥;高温超导体材应用进展和展望[J];稀有金属材料与工程;2000年05期
9 王群京,孙明施,李国丽,姜宏波,方凯;表面磁钢无刷直流电动机的电感计算和数字仿真研究[J];电工技术学报;2001年01期
10 李永斌,袁琼,江建中;一种新型聚磁式横向磁场永磁电机研究[J];电工技术学报;2003年05期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 乔静秋;电动车用矩形波永磁电动机的优化设计研究[D];浙江大学;2002年
2 刘瑞芳;基于电磁场数值计算的永磁电机性能分析方法研究[D];东南大学;2002年
3 崔巍;各相解耦永磁同步电动机设计及控制技术的研究[D];上海大学;2004年
4 章跃进;旋转电机磁场计算数值解析结合法研究[D];上海大学;2005年
5 刘哲民;横向磁通永磁同步电机研究[D];沈阳工业大学;2006年
6 赵清;中型高效永磁同步电动机设计关键技术研究[D];沈阳工业大学;2006年
7 崔皆凡;永磁直线同步电机推力及其直接推力控制系统研究[D];沈阳工业大学;2006年
8 徐衍亮;电动汽车用永磁同步电动机及其驱动系统研究[D];沈阳工业大学;2001年
9 郑文鹏;基于标量磁位三维有限元法新型横向磁场电机设计与研究[D];上海大学;2006年
10 包广清;大功率聚磁式横磁通永磁电机设计及其优化技术研究[D];上海大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 裴雪红;基于改进RBF神经网络的PID控制[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 吴秋德;电动汽车动力系统匹配设计及性能仿真研究[D];吉林大学;2011年
3 张赫;集成绕组结构短行程直流平面电机的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 张鲁;复合电流驱动的永磁同步平面电机基础研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 李帅;横向磁场永磁直线电机位置伺服系统研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 陈静;轮毂盘式永磁同步电动机的设计与分析[D];天津大学;2010年
7 邓维锋;新型ALA-PM组合式转子电机虚拟样机技术[D];华中科技大学;2009年
8 叶联琨;无铁心直流永磁盘式电机虚拟样机技术[D];华中科技大学;2009年
9 王忠建;开关磁阻电机振动的有限元分析与控制研究[D];河海大学;2002年
10 梁华;稀土永磁同步电动机CAD软件开发及其优化设计方法研究[D];河海大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许峻峰;冯江华;;永磁同步传动系统的应用概况[J];大功率变流技术;2010年01期
2 包广清;郑文鹏;毛开富;;基于横磁通发电机的永磁直驱风力发电系统[J];电机与控制学报;2012年11期
3 张桂臣;马捷;;船舶电力推进直接转矩与转速复合控制[J];哈尔滨工程大学学报;2011年05期
4 包广清;郑文鹏;江建中;毛开富;;一种横磁通风力发电机的建模及参数优化设计[J];农业工程学报;2012年03期
5 戴茵茵;林宇洲;;基于dSPACE的横向磁通永磁电机控制[J];华侨大学学报(自然科学版);2013年02期
6 颜建虎;林鹤云;冯奕;;磁通切换型横向磁通永磁风力发电机[J];中国电机工程学报;2010年21期
7 吴迪;辜承林;;新型横向磁通永磁电机三维磁路分析[J];中国电机工程学报;2010年33期
8 包广清;李战明;施进浩;;一种新型组合式横磁通永磁风力发电机[J];中国电机工程学报;2012年03期
9 包广清;郑文鹏;;基于正交设计和支持向量机的横磁通永磁电机参数优化[J];应用基础与工程科学学报;2012年05期
10 戴茵茵;涂小涛;辜承林;;新型横向磁通永磁电机双闭环控制[J];微电机;2013年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘新华;新型磁场调制式磁性齿轮的设计研究[D];上海大学;2008年
2 张东;新型双定子永磁电机的设计与研究[D];上海大学;2008年
3 涂小涛;直驱式电动汽车用新型横向磁通永磁电机控制应用研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周维正;双向交链横向磁通平板型永磁同步直线电机的基础研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 杨国龙;双向交链横向磁通永磁同步电机的基础研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 李鹏;双向交链横向磁通圆筒型直线永磁同步电机的基础研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 吴迪;新型横向磁通轮毂电机直驱系统专用电磁离合器研究[D];华中科技大学;2011年
5 程泽高;双转子对转永磁电机理论与仿真研究[D];湖南大学;2012年
6 崔纪军;主动式车轮结构设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 党成涛;电力变压器环流损耗计算及软件开发[D];沈阳工业大学;2013年
8 郑少伟;热声系统横向磁通直线发电机的研究[D];沈阳工业大学;2013年
9 赵星磊;冰箱用直线压缩机结构研究[D];华中科技大学;2013年
10 单鹏飞;热声发电之永磁直线发电机的设计与研究[D];南京航空航天大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 李永斌,袁琼,江建中;一种新型聚磁式横向磁场永磁电机研究[J];电工技术学报;2003年05期
2 朱震莲,蒋忠玮,尉贤礼;永磁同步伺服电动机的分析[J];南京航空航天大学学报;1991年04期
3 尚静,邹继斌,赵猛;异步起动的永磁同步电动机发展现状与研究方法[J];微电机(伺服技术);2001年05期
4 任贵勇,王常虹,马广程,陈兴林;开关磁阻电机的发电运行及其数字仿真研究[J];中国电机工程学报;2001年02期
5 李永斌,高瑾,江建中;横向磁场开关磁阻电机永磁屏蔽技术研究[J];中国电机工程学报;2003年11期
6 叶东;稀土永磁同步电动机研究现状[J];中小型电机;1994年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈永校;;微特直线电机[A];第七届中国小电机技术研讨会论文集[C];2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王淦绪;;稀土粘结磁体与永磁电机[J];微电机;1992年01期
2 林德芳;提高永磁电机性能新途径——磁钢工作点的确定(上)[J];家用电器科技;1998年03期
3 黄海;采用ANSYS软件进行永磁电机的磁场分析[J];船电技术;2001年02期
4 陈霞;邹继斌;胡建辉;;采用齿冠开槽法有效抑制永磁电机齿槽力矩[J];微特电机;2006年11期
5 ;我国研发,高效节能电机投入应用[J];资源节约与环保;2009年01期
6 白长发,张仕勇;永磁式同步电动机的旋转方向性问题[J];中小型电机;1995年03期
7 刘景林,李钟明;稀土永磁同步发电机分析计算[J];微特电机;1997年04期
8 周洁,谢卫,汪国梁;用等效磁网络法与有限元法计算永磁电机参数的比较[J];西安交通大学学报;1998年04期
9 孙立志,张弓,赵红茹,陆永平;遗传算法在永磁电机气隙磁场设计中的应用[J];哈尔滨工业大学学报;2000年01期
10 姚春元;Halbach电机的基本原理及其有限元辅助设计[J];微计算机信息;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李春光;;永磁电机在油田大有作为[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
2 陶瑞民;;永磁电机电磁场的边界元方法[A];第十一届全国永磁电机学术交流会论文集[C];2011年
3 李节宝;井立兵;周晓燕;章跃进;;表贴式永磁电机直接解析计算法[A];第十六届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2011年
4 张涛;倪伟;叶小婷;;基于电流最小的无轴承永磁电机转子质量不平衡补偿控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 王应海;张好明;丁慎平;;新型永磁同步电机的计算机辅助设计及实验研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 徐进;龙文枫;尹斌传;;VXI总线测试系统在永磁电机综合测试研究中的应用[A];第11届全国电气自动化电控系统学术年会论文集[C];2002年
7 武建平;胡虔生;;永磁电机内充磁夹具的分析[A];江苏省电工技术学会成立十周年庆典暨2004年学术年会论文集[C];2004年
8 唐任远;;稀土永磁电机发展综述[A];电气技术发展综述[C];2004年
9 荣军;黄海;;电机/螺旋桨集成推进器[A];湖北省电工技术学会、武汉电工技术学会2008年学术年会暨理事会换届大会论文集[C];2008年
10 杨克信;;永磁材料在永磁电机中的应用[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 殷曾宏;“新时速”兆瓦级风电永磁电机项目开工[N];运城日报;2010年
2 记者 齐作权 通讯员 申军平;国内永磁电机工程技术研究室落户永济[N];山西日报;2006年
3 申军平;永济电机将出口大型永磁电机[N];中国冶金报;2008年
4 高勇;北京将重点发展集成电路和高档永磁电机[N];中国有色金属报;2004年
5 本报记者 袁天志;贵州林泉“牵手”大庆华谊[N];贵州日报;2008年
6 申军平;永济电机厂加快永磁电机研发[N];中国冶金报;2006年
7 记者 王志田;高效钕铁永磁电机通过验收[N];中国石油报;2006年
8 冯飞;广西将开发大功率永磁电机[N];中国经济时报;2007年
9 记者 王敏 邵启明;南钢高压大功率永磁电机节能新技术通过鉴定[N];中国冶金报;2008年
10 申军平;首台赴韩永磁风力发电机完成总装[N];中国工业报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张冉;表面式永磁电机电磁激振力波及其抑制措施研究[D];山东大学;2011年
2 邢军强;高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D];沈阳工业大学;2011年
3 陈进华;异向旋转双转子永磁电机研究[D];沈阳工业大学;2012年
4 孔晓光;高速永磁电机定子损耗和温升研究[D];沈阳工业大学;2011年
5 刘哲民;横向磁通永磁同步电机研究[D];沈阳工业大学;2006年
6 刘哲民;横向磁通永磁同步电机研究[D];沈阳工业大学;2006年
7 廖启新;无轴承薄片电机基础研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 黎海文;微型无轴承永磁同步电机的原理与实验研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
9 涂小涛;直驱式电动汽车用新型横向磁通永磁电机控制应用研究[D];华中科技大学;2012年
10 张健;永磁电机性能及参数数值计算与实验研究[D];华北电力大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁强;交替极无轴承永磁电机控制系统研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 王兴佳;高速永磁无刷直流电动机设计与分析[D];沈阳工业大学;2011年
3 毛征财;新型横向磁通永磁电机研究[D];北京邮电大学;2010年
4 黄海;电流源型永磁电机控制方法仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
5 周晓燕;永磁电机二维电磁场软件平台[D];沈阳工业大学;2003年
6 姚凯;薄片式无轴承永磁电机的研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 张军;横向磁通永磁电机涡流场及温度场计算分析[D];沈阳工业大学;2011年
8 李炳楠;横向磁通永磁同步电动机设计与研究[D];沈阳工业大学;2009年
9 任娜;横向磁通永磁同步电动机的三维磁场计算与结构性能分析[D];天津大学;2004年
10 王静泉;厨房食物垃圾处理器的研制[D];吉林农业大学;2005年
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