基于分数槽集中绕组的低速永磁牵引电机设计

摘要

化石燃料燃烧产生的空气污染已成为人们越来越担心的问题，牵引电机代替传统的内燃机成为交通运输的动力核心是一种绿色的可持续发展战略。其中低速电动车便是其中的典型代表，它已在中小城市和校园内得到广泛应用。永磁电机以其高效率、高转矩密度和高功率因数等优点成为低速牵引电机的发展趋势。同时分数槽集中绕组以其铜耗小、绕组端部短和加工简单等优势被广泛应用于永磁牵引电机中。研究高性能的分数槽集中绕组低速永磁牵引电机是当前的研究热点。
　　本文首先对分数槽集中绕组理论进行了阐述，分析了分数槽集中绕组和整数槽绕组的技术区别。同时确定了分数槽集中绕组极槽配合约束条件，给出了分数槽集中绕组绕组系数的计算方法。
　　继而结合低速牵引电机项目设计了一台分数槽集中绕组永磁电机，在设计过程中分析了电机的电磁负荷、长径比、极槽配合、转子结构和材料的选取,并对其进行了具体分析和选择。在电机的优化设计过程中，对电机进行了裂比优化、永磁体优化和齿槽转矩优化，并且对电机的转矩脉动抑制进行了分析研究。
　　随后对电机的电磁性能进行了仿真分析，同时对电机的损耗构成进行了分析计算，确定了电机一些重要损耗的具体数值，然后围绕着电机三相短路的永磁体去磁、高速下机械应力计算和温升计算等，确定电机的可靠性。
　　最后设计了一台低速永磁牵引电机样机，通过一系列实验，确认样机性能基本达到设计要求，使理论和实际有了紧密的联系，对电机优化设计有了更进一步的认识。
　　综上所述，分数槽集中绕组永磁电机十分适用于低速牵引领域，本文对其设计方法进行了详细的论述，为此类电机的设计工作提供了参考。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的主要研究内容

2 分数槽集中绕组永磁电机基本理论

2.1 引言

2.2 分数槽集中绕组技术特点

2.3 分数槽集中绕组极槽配合约束条件

2.4 分数槽集中绕组绕组系数计算

2.5 本章小结

3 低速永磁牵引电机优化设计

3.1 引言

3.2 设计要求

3.3 电机设计流程

3.4 电机主要参数的确定

3.5 电机优化

3.6 电机转矩脉动抑制

3.7 本章小结

4 低速永磁牵引电机性能分析

4.1 引言

4.2 电磁性能分析

4.3 电机损耗及效率计算

4.4 电机交直轴电感计算

4.5 电机功率因数分析

4.6 电机可靠性分析

4.7 本章小结

5 样机与实验

5.1 引言

5.2 样机

5.3 实验

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录I 攻读硕士学位期间发表论文目录