横向磁通永磁电机涡流场及温度场计算分析

论文摘要

横向磁通电机区别于传统径向电机,实现了定子齿槽的电磁解耦,具有高的功率密度,高转矩密度,高效率等优点。由横向磁通永磁电机取代传统电机,不仅节省原材料,而且节约能源。其主要适用于船舶、舰艇等需要低转速大转矩的电直驱场合。近年来广泛的受到了学者和企业的关注。由于横向磁通永磁电机相对结构较小,在高频率运行时,其内部的涡流损耗易引起较高的温升,所以对横向磁通永磁电机的涡流场计算与分析,削弱涡流损耗,是研究的重点之一。本文对于横向磁通永磁电机的研究分以下几个方面：首先,由于横向磁通电机内部磁场呈三维分布,所以利用Ansoft Maxwell软件三维静态场模块,进行电磁场仿真。针对定子齿宽、齿高等尺寸,电抗等参数进行研究。然后,对横向磁通永磁电机进行三维涡流场计算。利用Ansoft Maxwell瞬态场计算模块对样机模型进行仿真与分析。对空载和负载两种情况下的定、转子铁耗以及永磁体涡流损耗进行分析。结合电机基本原理对样机参数进行修改,对比各个方案下的涡流损耗,利用优化定子齿、永磁体分段等方法,降低涡流损耗,并且总结涡流损耗相关的规律。最后,对横向磁通永磁电机进行三维温度场计算。对电机进行假定以及等效处理,建立其等效模型,将其进行简化计算,减少计算时间并降低计算资源。然后对其进行剖分与计算,得出温度场计算结果并加以分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 横向磁通电机概述
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 横向磁通电机的发展现状
• 1.2.2 涡流损耗分析计算的现状及发展趋势
• 1.3 论文研究的工作
• 第二章 横向磁通永磁电机的三维电磁场分析
• 2.1 横向磁通永磁电机的结构
• 2.1.1 横向磁通电机的分类
• 2.1.2 定、转子结构
• 2.2 定子齿的计算
• 2.2.1 齿宽的计算
• 2.2.2 齿高的计算
• 2.3 极对数与定子齿数的计算
• 2.4 电枢反应电抗的计算
• 2.4.1 直轴电枢反应电抗的计算
• 2.4.2 交轴电枢反应电抗的计算
• 2.5 本章小结
• 第三章 横向磁通永磁电机三维涡流场分析
• 3.1 永磁体涡流损耗的计算与分析
• 3.1.1 永磁体损耗计算的数学模型
• 3.1.2 Ansoft三维求解设置
• 3.1.3 有限元计算结果的分析
• 3.1.4 分段法减小永磁体涡流损耗
• 3.1.5 气隙长度对永磁体涡流损耗的影响
• 3.2 铁耗的计算与分析
• 3.2.1 空载与负载下硅钢片铁耗的对比
• 3.2.2 气隙长度对定转子硅钢片铁耗的影响
• 3.2.3 优化定子齿形状减小涡流损耗
• 3.3 本章小结
• 第四章 横向磁通永磁电机的三维温度场计算与分析
• 4.1 温度场计算的假定与等效处理
• 4.2 温度场计算模型的建立与剖分
• 4.3 横向磁通永磁电机的三维温度场计算结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢