定子多齿记忆电机设计及其电磁性能分析

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eu2005
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在传统可变磁通磁阻电机的基础上,将记忆电机的概念与可变磁通磁阻电机的拓扑结构相结合,本文研究了6/7(6槽7极)可变磁通记忆电机。由于多齿定子结构可以改善电机在恒转矩区电磁转矩输出能力低的问题,将定子多齿结构的概念引入到可变磁通记忆电机中,提出了多齿定子结构可变磁通记忆电机。在6/7可变磁通记忆电机和定子多齿结构的基础上,本文的研究成果和主要内容主要包括以下几项:首先,以6/7和双齿6/13可变磁通记忆电机为例,介绍了可变磁通记忆电机的拓扑结构、调磁原理和弱磁原理。通过对记忆电机中低矫顽力永磁体磁化与反磁化过程中工作点进行分析,解释了记忆电机的调磁原理。通过对记忆电机在运行过程中变压调速的分析,阐述了相比于传统永磁同步电机,记忆电机在变速调压运行过程中弱磁能力的独特优势。其次,分别对比了6/7可变磁通记忆电机与传统6/13可变磁通记忆电机的电磁性能,包括空载特性与负载特性。通过对比可知,传统6/13可变磁通记忆电机具有更正弦的反电动势以及较小的转矩脉动,6/7可变磁通记忆电机的输出转矩更大。此外,比较了双齿6/13可变磁通记忆电机与传统6/13可变磁通记忆电机的运行性能,利用磁路方法在理论上分析了双齿6/13可变磁通记忆电机在调磁能力上的优势,对比分析了两种电机运行在额定电流下电磁转矩以及电磁转矩随q轴电流增加的变化情况,并分析电机的带载能力。然后,介绍了定转子极数配合方式,依据不同定子小齿数确定了相对应的转子极数,分别为单齿定子结构对应7转子极、双齿结构对应13转子极、三齿结构对应19转子极和四齿结构对应25转子极。首先,通过计算单齿6/7和双齿6/13可变磁通记忆电机三种不同磁化状态下的永磁磁链和电感,对比分析了可变磁通记忆电机的转矩/转速特性和功率/转速特性。通过比较可知,双齿6/13可变磁通记忆电机在恒转矩区具有较大的转矩输出能力,单齿6/7可变磁通记忆电机在恒功率区具有更高的输出功率。然后,利用有限元法分别计算了两种电机的永磁体涡流损耗和铁心损耗,通过估计电机电枢绕组来估算电机的铜耗,计算了电机的效率,并绘制了对应磁化状态的效率图。最后,分析了三齿6/19和四齿6/25可变磁通记忆电机的电磁性能。最后,制作了一台6/7可变磁通记忆电机样机,搭建了测试反电动势和静态转矩的实验平台,并且对比分析了有限元仿真结果和实验测试结果。
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