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永磁无刷牵引电机电磁性能研究

张存山  
【摘要】:永磁无刷直流电机具有节能、能量密度高、动态特性好、控制简单等优点,已经成功应用在船舰推进、航空执行器、工业驱动与控制、家用电器等领域,但永磁无刷直流电机用作机车牵引电机的研究在世界范围内还刚刚起步。本文通过理论分析和有限元计算对永磁无刷牵引电机的电磁参数、电磁性能以及电磁设计的关键问题进行了研究,对永磁转子箍紧套材料、结构对电机参数的影响进行了深入分析和计算,建立了考虑IGBT特性大功率永磁无刷电机的数学模型以及故障模型,完成了30kW永磁无刷电机及控制系统样机,并进行了实验。 对永磁体表面安装式无刷电机的电枢反应进行了研究,获得了不同定、转子位置电枢反应规律;研究了永磁体充磁方向对气隙磁场的影响,证明了永磁体径向充磁比平行充磁时气隙磁通密度幅值更高,波形更接近梯形波,更有利于提高无刷电机的能量密度;对设计的永磁体径向充磁专用装置的有限元分析说明磁瓦的磁化方向是径向的;对于大容量永磁电机永磁体的分片是难免的,研究了永磁体分片对气隙磁场的影响,分片会造成气隙磁场波形下陷和漏磁增加。通过有限元计算研究了直槽、斜槽时对反电势的影响,斜槽时反电势的齿槽谐波明显降低。 分析了电感对永磁无刷直流电机性能的影响;对永磁无刷直流电机的增量电感计算、增量电感的非线性、磁化曲线进行了研究;建立了计算绕组端部漏感的二维有限元模型,电感测量结果验证了计算的


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