新型拓扑结构自激换流低速磁阻电动机的研究

摘要

随着社会的发展，工业需求的增加，直接驱动低速电机的开发和研究都有了快速发展，多年来已有大量国内外学者致力于无减速器直接驱动低速大力矩电动机的研究，如何在低速运行下实现大力矩输出一直是研究的重点。本文在传统细齿型变磁阻电机本体结构基础上，提出双定子（DE-SCLRM）和双转子（DR-SCLRM）两种新型双齿层结构的自激换流低速磁阻电动机拓扑结构，无需任何减速装置和永久磁钢，利用六只二极管构成的静态变流器与特殊布置的定子绕组相连，可直接接在工频三相交流电源上自起动运行，转速可低至每分钟几十转甚至几转，其具有的双齿层结构可大大提高电机的有效体积利用率，使输出转矩远大于具有相似本体结构的传统磁阻电机，为直接驱动低速大力矩的研究提供了一条新的思路。
　　 本文研究了双激励（双定子）自激换流低速磁阻电动机(DE-SCLRM)和双转子自激换流低速磁阻电动机(DR-SCLRM)两种双齿层自激换流低速磁阻电动机的定转子拓扑结构、绕组连接方式、以及在三相工频电源下的自激换流工作原理，建立了双齿层自激换流低速磁阻电机的数学模型，推导了基于线性磁网络的电感计算公式和电磁转矩计算公式。建立了基于Maxwe11 v12的二维有限元瞬态仿真模型，比较分析了不同拓扑结构下电机的磁场分布特点、磁链和电感特性、电流和电磁转矩等稳态运行特性。另外，基于新型双齿层结构低速磁阻电机电磁设计原则，仿真分析了定子小齿数、气隙、齿宽、齿高等结构参数对电机性能的影响，并完成了双转子样机的电磁设计和结构设计。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 磁阻电机的非线性研究方法

1.4 本论文的研究内容

第二章 新型拓扑结构自激换流低速磁阻电机的基本理论

2.1 引言

2.2 基本结构与工作原理

2.2.1 单齿层SCLRM基本结构及自激换流工作原理[1,46]

2.2.2 双定子结构

2.2.3 双转子结构

2.3 数学模型

2.3.1 气隙磁导波

2.3.2 电压平衡方程

2.3.3 线性磁网络模型

2.3.4 电感参数

2.3.5 电磁转矩

2.4 本章小结

第三章 新型拓扑结构自激换流低速磁阻电机的有限元仿真分析

3.1 引言

3.2 瞬态磁场有限元仿真建模

3.3 磁场分析及计算结果

3.3.1 双定子结构

3.3.2 双转子结构

3.4 本章小结

第四章 新型拓扑结构自激换流低速磁阻电机的电磁设计

4.1 引言

4.2 新型拓扑结构SCLRM的设计原则

4.2.1 主要尺寸的确定

4.2.2 电机尺寸与电磁负荷的关系

4.2.3 齿层结构的设计

4.2.4 定子绕组的设计

4.3 双转子样机设计方案

4.3.1 双转子样机的电磁设计

4.3.2 双转子样机结构设计

4.3.3 样机实物照片

4.4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表（或录用）的学术论文