電動汽車用五相混合勵磁磁通切換電機(jī)的設(shè)計與分析.pdf

1、混合勵磁磁通切換電機(jī)(Hybrid-Excited Flux-Switching Machine，簡稱HEFS電機(jī))是在永磁磁通切換電機(jī)（Permanent Magnet Flux-Switching Machine，簡稱FSPM電機(jī)）的基礎(chǔ)上，通過引入電勵磁線圈而提出的新型結(jié)構(gòu)電機(jī)。FSPM電機(jī)具有繞組互補(bǔ)性，使得電機(jī)在采用集中式電樞繞組與直槽轉(zhuǎn)子的條件下，具有高度正弦的每相永磁磁鏈和空載感應(yīng)電勢。此外，F(xiàn)SPM電機(jī)呈現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)矩輸

2、出能力與功率密度。HEFS電機(jī)是以FSPM電機(jī)為原型的混合勵磁電機(jī)，其氣隙磁場有永磁體和勵磁電流共同產(chǎn)生，因此，通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小和方向可以靈活調(diào)節(jié)氣隙磁場。本文以五相HEFS電機(jī)為研究對象，首先分析比較了HEFS電機(jī)和FSPM電機(jī)的工作原理，在此基礎(chǔ)之上分別提出了一種U型和E型鐵心的HEFS電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然后，推導(dǎo)了五相同步電機(jī)在正弦氣隙磁場分布下的派克方程，分別建立了五相HEFS電機(jī)在定子靜止坐標(biāo)系和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，

3、并詳細(xì)推導(dǎo)了五相HEFS電機(jī)功率尺寸方程。進(jìn)而，利用有限元分析軟件ANSYS，建立了兩種結(jié)構(gòu)的五相HEFS電機(jī)有限元模型，分別完成了五相HEFS電機(jī)靜態(tài)特性的分析與比較。最后，對上述兩臺電機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化分析，提出了樣機(jī)設(shè)計方案，并建立了HEFS電機(jī)三維有限元模型，完成了端部效應(yīng)的計算，同時利用ANSOFT有限元分析軟件，對兩臺電機(jī)的電磁性能完成了聯(lián)合仿真的驗(yàn)證。
　　論文的主要研究內(nèi)容更具體包括如下:
　　1.論文詳細(xì)介紹了H

4、EFS電機(jī)的工作原理，包括其磁通切換原理、調(diào)磁原理。
　　2.推導(dǎo)了五相同步電機(jī)在正弦氣隙磁場分布下的派克變換方程，分別建立了五相HEFS電機(jī)定子靜止坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并詳細(xì)推導(dǎo)了五相HEFS電機(jī)功率尺寸方程。
　　3.基于ANSYS的參數(shù)化設(shè)計語言，對五相HEFS電機(jī)做了二維有限元計算，分析了其永磁磁場、電樞反應(yīng)磁場、永磁磁鏈、反電動勢、電感等靜態(tài)性能，并針對E型鐵心的HEFS電機(jī)不同繞組連接方式下的電磁