永磁电机装配后充磁方法研究

摘要

随着稀土永磁材料性能的不断提升，永磁电机得到越来越广泛的应用，这对永磁电机充磁系统的电磁和结构设计及充磁方法也提出了更高的要求。对于常规的嵌入式和表贴式永磁电机，使用传统的装配前充磁方式充磁后，永磁体充磁后带来的高磁场力非常不利于永磁体以及转子的装配。为此，本文提出了一种利用直接缠绕在电机磁体外部的充磁线圈进行装配后充磁的新型方法，并对该方法进行了理论论证和充、退磁实验研究。
　　本文首先对永磁体的脉冲电流充磁技术以及永磁电机充磁的几种方法进行了阐述，通过对现有电机充磁方法研究，提出一种永磁电机装配后充磁的新型方法，并对比分析了该充磁方法与现有的利用定子电枢绕组充磁的方法。针对该新型充磁方法，建立了相应充磁系统的电路-磁场-结构场-温度场的有限元数值模型，包括 COMSOL二维模型和FLUX三维模型，利用模型对充磁磁场与充磁线圈的应力和温升进行了仿真分析。并进一步依据仿真分析结果对一台32极20kW的永磁电机进行了充磁线圈的设计，并绕制出设计的充磁线圈。然后，针对该新型充磁方法和系统进行了两方面的实验研究：一是永磁体充、退磁特性的基础实验研究；二是利用绕制的矩形充磁线圈进行永磁电机的单极磁极的充、退磁实验，以验证线圈的充、退磁效果及其过程中线圈的发热、应力等情况。实验结果表明所研制的充磁线圈可以很好地实现电机磁极的充磁。最后，在单极磁极充磁可行的基础上，对电机整体充磁方案作了系统设计，包括对充磁参数的选择和优化、设计电机整体充磁时的电源方案等。计算与实验结果表明，所提出的永磁电机装配后充磁方法具有装配方便、高效等优点，且可在不拆卸条件下实现电机的退磁与再充磁，在永磁电机系统研制方面具有很好的应用潜力和发展前景。

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1 绪论

1.1 永磁体充磁技术简介

1.2 永磁电机充磁技术的发展现状

1.3 永磁电机装配后充磁方法的研究意义

1.4 论文主要研究内容

2 稀土永磁材料的脉冲充磁原理与实现方法

2.1 稀土永磁材料的发展历史与磁特性

2.2 脉冲充、退磁原理与方法

2.3 脉冲放电电路的设计和实现

3 稀土永磁材料充、退磁特性基础研究

3.1 充磁线圈与电源系统

3.2 永磁体饱和度测量用亥姆霍兹线圈系统研制

3.3 单个永磁体充、退磁特性实验研究

4 永磁电机装配后充磁新型方法

4.1 新型充磁方法的理论说明

4.2 充磁方法的有限元多场耦合模型的构建

4.3 两种装配后充磁方法的比较

5 永磁电机样机充磁线圈的设计与绕制

5.1 永磁电机充磁的有限元分析与线圈设计

5.2 充磁线圈的工装设计与绕制

6 永磁电机单极充、退磁实验研究与整机设计

6.1 矩形线圈充、退磁实验

6.2 电机整机充磁的电源方案设计与优化

6.3 电机充磁的结构设计

7 全文总结与工作展望

7.1 全文总结

7.2 工作展望

致谢

参考文献