永磁容錯(cuò)型游標(biāo)電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，成為當(dāng)前電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。不同于其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，高性能的電機(jī)作為直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)的核心，除了需要有高功率密度和高效率外，低速大轉(zhuǎn)矩能力以及系統(tǒng)的高可靠性也是必不可少的。過去的幾十年中，永磁電機(jī)以其固有的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、功率密度高和效率高等優(yōu)勢(shì)而極具吸引力。近些年來，為提高電機(jī)可靠性，通過采用單層分?jǐn)?shù)槽集中繞組(Single-Layer Fractional-Slot Concentrated-Winding,SL-

2、FSCW)以及多相結(jié)構(gòu)等方法而興起的永磁容錯(cuò)(Fault-Tolerant Permanent-Magnet，F(xiàn)TPM)電機(jī)也越來越受到廣泛關(guān)注。與此同時(shí)，一種基于“磁齒輪效應(yīng)”高轉(zhuǎn)矩密度的新型永磁游標(biāo)(Permanent-Magnet Vernier, PMV)電機(jī)也開始進(jìn)入人們視野。它通過在定子結(jié)構(gòu)上引入調(diào)制齒，對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的電樞繞組磁場(chǎng)以及低速旋轉(zhuǎn)的外轉(zhuǎn)子永磁體磁場(chǎng)進(jìn)行有效調(diào)制，可在定子電樞極數(shù)和槽數(shù)較少的情況下實(shí)現(xiàn)了低速大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行

3、能力。
　　本文提出了一種應(yīng)用于直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的五相容錯(cuò)型永磁游標(biāo)(Fault-TolerantPermanent-Magnet Vernier, FT-PMV)電機(jī)，旨在結(jié)合PMV電機(jī)高轉(zhuǎn)矩密度和FTPM電機(jī)高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。
　　論文主要研究成果包括以下幾個(gè)方面:
　　1.基于新型磁場(chǎng)調(diào)制式磁齒輪工作機(jī)理的解析式分析，開展PMV電機(jī)工作原理的研究，首次將二者工作原理用統(tǒng)一表達(dá)式進(jìn)行解釋，并通過有限元仿真對(duì)兩者工作原理進(jìn)

4、行了驗(yàn)證。
　　2.對(duì)FSCW特性進(jìn)行了較為全面的闡釋，繼而補(bǔ)充了FSCW PMV電機(jī)工作原理表達(dá)式的條件。通過引入源電機(jī)概念，提出了一種簡(jiǎn)單方便的FSCW PMV電機(jī)設(shè)計(jì)分析方法。
　　3.通過對(duì)不同每極每相槽數(shù)(Slots per Pole per Phase，SPP)q值的FSCW PMV電機(jī)電磁性能進(jìn)行大量的對(duì)比分析，得到了設(shè)計(jì)者需要根據(jù)需求側(cè)重點(diǎn)選擇合適FSCW的結(jié)論，突破了現(xiàn)有FSCW PMV電機(jī)均采用雙層FSC

5、W(Double-Layer FSCW,DL-FSCW) q=1/2這一結(jié)構(gòu)的束縛。
　　4.提出采用SL-FSCW結(jié)構(gòu)的五相FT-PMV電機(jī)。詳細(xì)闡述它的設(shè)計(jì)優(yōu)化過程，包括電機(jī)主要尺寸、源電機(jī)選擇、FSCW分布、永磁體和齒寬尺寸等方面。
　　5.基于Ansoft公司的有限元分析軟件Maxwell2D以及驅(qū)動(dòng)電路模擬軟件Simplorer對(duì)所提出的FT-PMV電機(jī)進(jìn)行了大量電磁性能的仿真與分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)初衷。
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