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新型横向磁通永磁电机研究

毛征财  
【摘要】: 横向磁通永磁电机同时具备良好的低速特性、高转矩密度和高功率密度的特点,在许多低速大转矩应用领域具有广阔的应用前景,特别是在电动机车、轮船军舰、航空航天、风力发电等领域的电力驱动方面。本文以横向磁通永磁电机为研究对象,提出了一种新型横向磁通永磁电机,分别利用磁路解析法和电磁场有限元方法对电机参数进行分析,论文的主要研究成果如下: 提出了新型横向磁通永磁电机的结构:表面式永磁体转子结构和硅钢片叠加与卷绕式定子结构。根据横向磁通永磁电机的结构,给出新型电机的运行原理。推导出电机定、转子以及绕组参数与电机输出转矩和转矩密度的关系,得出合理选择电机结构尺寸参数的方法。 建立了电机等效磁路结构模型。为了简化磁路模型,忽略定子铁心磁阻,得出电机空载磁路简化结构模型。根据磁路简化结构模型,给出电机空载主磁通、空载感应电动势以及空载电感参数的求解方法。 采用ANSYS有限元分析软件建立了电机的三维有限元模型并对三维模型进行网格划分。通过给定不同的绕组电流大小和定、转子位置,对电机求解模型进行计算,得出磁通密度分布、磁场强度分布、电机输出转矩以及电感参数结果。有限元方法分析结果表明,本文所提出的电机结构设计合理并具有较高的性能。 分析了对新型横向磁通永磁电机功率因素、转矩密度以及电机中各电磁参数之间的制约关系,得出进一步提高横向磁通电机性能的方法。针对这种新型横向磁通永磁电机的结构,给出了详细的电机主要部件加工制造方法。


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