径向磁场双转子永磁电机的设计及研究

摘要

双转子电机是一种新型特殊结构的电机，其结构紧凑，转矩密度和效率都高于传统电机。径向磁场双转子永磁同步电动机是双转子电机中的其中一种，因其结构与传统电机不同，故设计方法和研究内容也与传统电机存在着差异。
　　本研究首先对径向磁场双转子永磁同步电机的特殊结构和运行原理进行了分析。针对不同的永磁体充磁方向，提出了不同的磁路结构模型，为后续磁场解耦的研究打下基础。其次，根据传统电机的设计原则和步骤，建立了双转子电机的结构模型。利用等效磁路法，分别对充磁方向相同和充磁方向相反时的磁路结构进行了分析，推导出内外电机气隙磁通密度的计算公式，提出了磁场解耦的必要性。再次，运用有限元仿真分析软件Ansys的电磁分析模块Ansoft Maxwell对电机进行了仿真分析。在电机空载情况下，通过给内外电机永磁体赋予不同的充磁方向，对内外电机气隙的磁通密度进行了计算，重点对减小内外电机磁场之间的耦合方法作了深入的分析，得出了永磁体充磁方向相反时减少内外电机磁场相互耦合的条件。最后，分析了当电机带有负载时，电机绕组电流产生的磁场与电机在空载情况下产生的主磁场之间的关系。根据通入内外电机电流大小的不同，对交轴电枢反应、直轴电枢反应在电机中的不同存在形式对电机磁场的影响进行了理论分析，提出了不同电枢反应条件下避免定子铁心发生磁场饱和的方法。

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第一章 绪 论

1.1永磁电动机的发展和现状

1.2国内外双转子电机的发展现状

1.3课题研究的意义以及论文的主要研究内容

第二章 径向磁场双转子永磁同步电机的结构原理和工作特性

2.1径向磁场双转子永磁同步电机的结构形式

2.2永磁体充磁方向

2.3电机的运行原理与特性

2.4本章小结

第三章 径向磁场双转子永磁同步电机磁场耦合分析与计算

3.1电机内部磁场耦合分析

3.2电机内部磁场计算

3.3等效磁路各参数的计算

3.4本章小结

第四章 径向磁场双转子永磁电机磁场有限元仿真分析

4.1引言

4.2 Ansoft Maxwell对电磁场的分析过程

4.3电机的结构设计

4.4电机模型的建立

4.5电机的静态仿真分析

4.6本章小结

第五章 径向磁场双转子永磁同步电机的稳态分析

5.1电机绕组分相

5.2电枢反应的影响

5.3内转子电机或外转子电机仅存在交轴或直轴去磁电枢反应

5.4内电机和外电机同时存在电枢反应

5.5本章小结

第六章 结 论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文