论文部分内容阅读
本文针对低转速大扭矩高效率的电机使用场合,采取永磁电机结合磁场调制式磁齿轮传动的原理,研制成了一种多极表贴稀土永磁电机,即VPM(Vernier Permanent Magnet)电机的原理机。现将本文的主要工作简述如下:(1)根据磁场调制式磁齿轮传动的基本原理,将其应用到稀土永磁电机中。着重研究电机转子表贴多极永磁体时,多极磁场耦合和齿槽效应对电机性能的影响。由于定子、转子各个参数耦合,不便于直接解析各个变量和电机性能的线性映射关系。因此,本文将从整体的角度解析与仿真。(2)在上述基础上,使用等效磁路法和磁位解析法建立有槽圆形VPM电机的数学模型,分析磁极产生的磁场在磁路中耦合和分布状况。建立数学模型的具体步骤如下:第一步,建立磁极模型,分析同心圆式径向等厚、径向充磁的磁极的磁场;第二步,建立矩形磁路模型,分析单一磁极磁场的磁路和气隙磁密分布;第三步,建立无槽圆形模型,分析单一磁极在圆形磁场的磁路和气隙磁密分布;第四步,对无槽模型进行开槽和多极分析。建立VPM电机的数学模型。VPM电机数学模型的建立为多极特性提供了相应的理论基础。(3)以磁极为16极8对的VPM电机为分析对象,做了该电机电磁设计的工作。分别分析了不同极比相同极对数时和相同极比不同极对数时,定转子磁路、磁通、转矩、功率等重要参数的情况。根据电磁设计的流程,设计了电机的极比、冲片、绕组、永磁体、电磁计算程序等内容。(4)采用有限元分析法,分别做了 RMxprt模块和Maxwell 2D模块的建模和仿真分析。获得了 VPM电机在不同工作域和不同负载情况下的气隙磁密、反电动势、电磁转矩、外特性等重要性能参数。分别与12槽11对级、12槽10对级的VPM电机对比。对比后得知VPM电机都具有低转速大扭矩的特性,而且本文设计的12槽8对级VPM电机的效率较高。(5)在上述分析仿真的基础上,制作了 VPM电机的实物原理样机。在实验室内对样机进行测试。测试内容主要包括定点测试、空载反电动势测试、温升测试、外特性测试。通过测试验证VPM样机与研制的初衷的一致。总之,本文重点考虑和分析了极比的影响;采用有限元的方法仿真设计多极稀土永磁电机;最后,制作原理样机并完成测试验证样机的输出特性。