【摘 要】
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近年来,由于具有低速大转矩的显著优点,磁场调制电机在众多具有低速直驱需求的工业应用领域受到了广泛关注。鉴于此,本文将双定子电机的高转矩密度特点和电励磁电机磁场控制简单的优势相结合,进而提出了一种新型的低速直驱电励磁双定子场调制（Electrical-Excitation Field-Modulation Double-Stator,EE-FMDS）电机,对其电磁特性进行了较为深入的研究,在此基础之
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近年来,由于具有低速大转矩的显著优点,磁场调制电机在众多具有低速直驱需求的工业应用领域受到了广泛关注。鉴于此,本文将双定子电机的高转矩密度特点和电励磁电机磁场控制简单的优势相结合,进而提出了一种新型的低速直驱电励磁双定子场调制（Electrical-Excitation Field-Modulation Double-Stator,EE-FMDS）电机,对其电磁特性进行了较为深入的研究,在此基础之上,加工制造了一台EE-FMDS样机,样机测试验证了理论分析及有限元计算的正确性。本文主要的研究工作如下:1.详细阐述EE-FMDS电机的拓扑结构和工作原理,分别对电机的励磁磁场和电枢磁场进行理论推导,推导出内外气层隙中各谐波磁场关系式,得到了电机正常运行时,转子导磁块数、内定子励磁绕组极对数和外定子电枢绕组极对数三者之间需满足的关系,为设计电机结构提供依据。2.对电机内定子、外定子、调磁环转子分别进行参数设计,确定电机的具体尺寸参数。研究了转子导磁块数和外定子槽数配比关系对反电势、定位力矩和转子单边磁拉力的影响,从而确定了外定子槽数。3.深入探讨调磁环转子的实现方式,设计了一种燕尾槽杯型转子结构,转子导磁块和非导磁块采用双层燕尾槽结构,这种方法即能增加调磁环转子的机械强度,避免转子偏心,又能保证电机性能。4.运用JMAG有限元软件建立电机的二维有限元模型,进行有限元计算。通过有限元分析验证场调制理论推导的正确性,重点分析电机运行在空载和负载两种状态下的电磁特性。研究结果表明,EE-FMDS电机通过调磁环转子的磁场调制作用,使电机在低速运行时具有较高的输出转矩。5.制造加工了一台额定转速为167转/分钟的EE-FMDS样机,搭建了样机实验平台,完成发电试验测试。测试结果表明,样机的空载电势和定位力矩与有限元计算基本吻合,验证了电机理论分析和设计方法的正确性。
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