两种特种电机设计及优化

摘要

在环境问题日益突出、能源日益缺乏、生态和节约的观念逐渐成为全球共识的今天，具有转矩密度高、设计自由度大、电路与磁路相互解耦等众多优点的横向磁通永磁电机(TFPM);具有调速性能好、结构简单、效率高、成本低等特点的同步磁阻电机，获得了国内外学者的研究关注。但是，TFPM存在漏磁大、齿槽转矩高和加工制造复杂的不足;同步磁阻电机则存在转矩脉动大和功率因数低的不足，因此，论文重点研究外转子聚磁式TFPM漏磁和齿槽转矩兼顾抑制、低转矩脉动同步磁阻电机的设计与优化，其研究兼具理论研究意义和工程应用价值。
　　鉴于横向磁通永磁同步电机存在较大漏磁和齿槽转矩的不足，开展外转子聚磁式横向磁通永磁同步电机设计，该电机采用共轭式定子结构，实现极间漏磁的抑制，再基于有限元分析确定定子齿宽，实现兼顾电机周向漏磁和齿槽转矩的抑制。随后，开展该电机齿槽转矩的抑制研究，借鉴传统电机的斜槽措施，采用电机斜齿的措施实施齿槽转矩的有效抑制。
　　为了克服同步磁阻电机转矩脉动大、功率因数低及效率有待提升的不足，论文重点开展降低同步磁阻电机转矩脉动且提高其功率因数和效率的电机多目标优化设计研究。首先利用转子不对称结构降低电机的转矩脉动并完成低转矩脉动同步磁阻电机设计，然后基于田口实验法确定电机优化变量，再基于遗传算法兼顾实现转矩脉动、功率因数和效率的多目标优化且通过电机的有限元分析(FEA)验证低转矩脉动同步磁阻电机设计和多目标优化设计方案的合理有效性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 选题意义

1．3 研究现状

1．3．1 横向磁通永磁同步电机研究现状

1．3．2 同步磁阻电机研究现状

1．4 选题依据和研究内容

第二章 外转子聚磁式TFPM设计

2．1 引言

2．2 TFPM结构特点

2．3 外转子聚磁式TFPM拓扑结构

2．3．1 转子和定子结构分析

2．3．2 外转子聚磁式TFPM运行原理

2．4 外转子聚磁式TFPM设计

2．4．1 外转子聚磁式TFPM的设计原则

2．4．2 外转子聚磁式TFPM设计流程和主要尺寸的确定

2．5 本章小结

第三章 外转子聚磁式TFPM漏磁与齿槽转矩的兼顾抑制

3．1 引言

3．2 外转子聚磁式TFPM漏磁抑制研究

3．2．1 外转子聚磁式TFPM漏磁对电机性能影响分析

3．2．2 采用共轭定子减小电机漏磁

3．2．3 调节定子齿宽减小电机漏磁

3．3 外转子聚磁式TFPM齿槽转矩抑制研究

3．3．1 调节定子齿宽抑制齿槽转矩

3．3．2 采用定子斜齿抑制电机齿槽转矩

3．4 本章小结

第四章 低转矩脉动同步磁阻电机的设计

4．1 同步磁阻电机的结构特点

4．2 同步磁阻电机运行原理

4．4 同步磁阻电机转子结构形式及其数学模型

4．5 同步磁阻电机的d、q轴电感和功率因数

4．6 低转矩脉动同步磁阻电机设计

4．6．1 低转矩脉动同步磁阻电机设计流程

4．6．2 定、转子结构设计

4．7 本章小结

第五章 低转矩脉动同步磁阻电机的多目标优化

5．1 同步磁阻电机抑制转矩脉动设计方案

5．2 基于田口实验法确定电机优化变量

5．3 基于遗传算法的低转矩脉动同步磁阻电机多目标优化

5．4 本章小结

第六章 全文总结与展望

参考文献

攻读硕士期间的学术活动及成果情况