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新型横向磁场永磁电力推进电动机的研究

陶果  
【摘要】: 推进电动机是舰船综合电力推进系统的核心设备。横向磁场永磁电机具有低转速、高转矩密度等特点,能较好地满足直接电力推进的要求,因此成为推进电动机研究的热点之一。本文以横向磁场永磁电机为研究对象,提出了一种新型结构的横向磁场永磁电力推进电动机,并根据其结构特点,对该电机的磁路、参数和性能等进行了详细分析。论文的主要研究成果如下: 在综合分析国内外各种横向磁场永磁电机拓扑结构的基础上,提出了一种新型结构的横向磁场永磁电力推进电动机。主要特点是定子铁心采用U形叠片结构,其结构简单,易于制造;转子磁极采用三面墙聚磁式结构,可以有效地提高气隙磁密。分析了其转矩提升的原理,给出了该新型电动机主要尺寸的确定方法。 提出了新型横向磁场永磁电力推进电动机的等效磁路结构模型。在对磁路结构进行分析的基础上,结合磁路中的磁导和磁势,将电路中的回路电流法引入磁路分析,利用回路磁通法对电机的磁路进行了分析计算。根据计算结果对电机空载情况下由永磁体产生的与定子绕组交链的磁链变化规律进行了分析,分析了不同定子U形铁心厚度情况下磁链变化曲线的谐波情况,以作为选择适合的定子U形铁心厚度的依据。 提出了新型横向磁场永磁电力推进电动机三维有限元数值计算的求解模型。根据模型对电机空载情况下的磁场分布进行了分析,并计算出电机的空载感应电动势。分别利用磁路解析法和有限元法对电机的绕组自感进行了计算,分析了自感的变化规律及其原因。 根据新型横向磁场永磁电力推进电动机的电磁参数特点,提出了电机等效交轴和直轴电感的计算方法,将d -q轴坐标系下的模型与传统径向结构电机统一起来,方便了电机的性能分析。结合该电机的结构特点,分析了功率因数特性以及电机结构对功率因数的影响。根据分析结果计算了电机的性能,实验结果与计算结果基本一致,验证了结构方案的可行性和分析方法的正确性。


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