轴向磁场变磁通永磁同步电机的优化设计分析

摘要

轴向磁场变磁通永磁同步电机为一类能实现电机内磁场强度可调的新型特种电机。本文通过将磁通切换原理和永磁同步电机相结合，提出一种新颖的电机拓扑结构，分析其工作原理，寻求该电机电磁设计方法，优化其主要结构参数，并计算电机的电磁特性，为该类电机的发展与应用提供一定的理论依据和技术支持。
　　论文主要进行了以下几个方面的工作，取得了一定的研究成果：
　　1.电机拓扑结构确定。结合国内外永磁同步电机的发展趋势，分析了具有代表性的永磁同步电机及各自的优缺点，创新性的提出了一种结构简单、性能较好的电机本体结构，并深入分析了其磁路和工作原理。
　　2.电磁方案设计。以电机传统电磁设计为基础，并结合该新型电机的结构特征，寻求了该类电机的电磁设计方法，确定了电机的各结构部件材料属性、绕组设计方式及基本尺寸方程。
　　3.电机优化设计。利用电磁场有限元分析软件Ansoft Maxwell研究了电机的三维结构模型，以优化电机感应电动势、绕组磁链和齿槽转矩为目标，对电机的主要结构参数，包括永磁体形状与厚度、气隙长度、绕组厚度、定子齿宽和槽口宽等进行参数化扫描，提高电机的综合性能。
　　4.电磁特性有限元计算。采用Solidworks软件建立电机的三维模型，导入至有限元分析软件中，分析计算了电机的磁场分布规律、空载反电势和磁链、气隙磁密、定位力矩以及电感等电磁特性，验证了电机设计的合理性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题来源和研究意义

1.2永磁同步电机的国内外研究状况、发展趋势

1.3本文的研究内容与章节安排

第二章 AFVFPMS电机的电磁设计

2.1 AFVFPMS电机的结构

2.2 AFVFPMS电机的工作原理

2.3 AFVFPMS电机的电磁设计方法

2.4 AFVFPMS电机的定转子材料选取

2.5 AFVFPMS电机的永磁体材料选取

2.6 AFVFPMS电机的电枢绕组结构设计

2.7 AFVFPMS电机的电磁设计

2.8本章小结

第三章 AFVFPMS电机的结构参数优化分析

3 . 1无槽结构AFVFPMS电机的参数优化

3 . 2开槽结构AFVFPMS电机的参数优化

3.3本章小结

第四章 AFVFPMS电机的电磁特性分析

4.1有限元分析软件Ansoft Maxwell简介

4.2 AFVFPMS电机的三维有限元模型

4.3 AFVFPMS电机的磁场分布情况

4.4 AFVFPMS电机的空载反电势和磁链

4.5 AFVFPMS电机的定位力矩

4.6 AFVFPMS电机的绕组电感

4.7本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果