开关磁通永磁同步电机的研究

论文摘要

开关磁通永磁同步电机是一种可控交流调速系统。由于其结构简单、可控性好,功率密度高等优点,己成为混合动力汽车上用的电动机的一个全新的研究方向。本文在现有研究成果的基础上,采用理论分析和仿真相结合的方法,重点研究了电机的运行特性以及影响特性的相关因素。首先介绍了所研究电机的结构及工作原理,分析得到了电机的磁路模型,推导得出了电机的数学模型和主要参数计算公式,进一步计算出了本次设计的电机的主要参数。采用Ansoft maxwell二维平面有限元法对电机内磁场进行分析计算,研究了电机磁场分布、气隙磁密、绕组磁链等一系列电机静态特性。在有限元计算结果及理论方程的基础上,对电机的静态性能、稳态性能进行了分析,研究了结构参数对电机性能影响,并对设计参数进行了优化,分析计算得出了所设计电机的效率。采用Ansys有限元分析软件对电机的整体性能,包括电机内部热分布,固有频率和定子应力情况进行了分析,证实了电机结构和参数设计的合理性。给出了电机各部分材料,最后结合电机的特点,根据加工厂家的加工能力,制定了电机样机的加工工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 应用前景
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 电机原理及主要参数确定
• 2.1 电机结构
• 2.1.1 电机本体结构
• 2.1.2 功率变换器
• 2.1.3 控制器和位置传感器
• 2.2 电机工作原理
• 2.2.1 磁通切换原理
• 2.2.2 电机磁路模型
• 2.3 电机基本方程式
• 2.4 电机主要参数确定
• 2.4.1 主要参数之间关系
• 2.4.2 主要参数确定
• 2.5 本章小结
• 第3章 电机特性及结构参数对电机性能的影响分析
• 3.1 有限元方法介绍
• 3.1.1 边值问题和条件变分问题
• 3.1.2 剖分插值和条件变分问题离散化
• 3.2 电机空载特性和负载特性
• 3.2.1 电机空载磁场分布和特性
• 3.2.2 电机负载磁场分布和特性
• 3.3 电机基本特性
• 3.3.1 电机电流转矩特性
• 3.3.2 电机机械特性
• 3.4 结构参数对电机性能影响
• 3.4.1 气隙对电机特性的影响
• 3.4.2 永磁体厚度对电机特性的影响
• 3.5 电机效率分析
• 3.6 本章小节
• 第4章 电机整体结构性能分析
• 4.1 热分析
• 4.1.1 传热基本知识
• 4.1.2 电机温度场仿真
• 4.2 振动分析
• 4.2.1 振动基本理论
• 4.2.2 振动仿真结果
• 4.3 应力分析
• 4.4 本章小节
• 第5章 电机样机工艺性
• 5.1 电机转子工艺性
• 5.2 电机定子工艺性
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢