混合永磁式内置V型可调磁通电机结构优化及性能分析.pdf

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1、硕士学位论文混合永磁式内置V型可调磁通电机结构优化及性能分析STRUCTURALOPTIMIZATIONANDPERFORMANCEANALYSISOFHYBRIDPERMANENT-MAGNETINTERIORV-SHAPEVARIABLE-FLUXMACHINE马晓宁哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM351学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文混合永磁式内置V型可调磁通电机结构优化及性能分析硕士研究生：马晓宁导师：郑萍教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电

2、气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTRUCTURALOPTIMIZATIONANDPERFORMANCEANALYSISOFHYBRIDPERMANENT-MAGNETINTERIORV-SHAPEVARIABLE-FLUXMACHINECandidate：MaXiaoningSupervisor：Prof.ZhengPingAca

3、demicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要永磁同步电机常用的调节气隙磁场的方法（例如，弱磁扩速技术，混合励磁技术等）

4、有许多不足之处。本文研究了一种混合永磁式内置V型可调磁通电机（HybridPermanent-MagnetInteriorV-ShapeVariable-FluxMachine，HPI-V-VFM）。该电机磁极采用钕铁硼和铝镍钴两种永磁材料，高剩磁的钕铁硼材料可以确保电机满足最大出力指标，具有低矫顽力特性的铝镍钴材料可以使得电机通过通入脉冲电流调节气隙磁密，拓宽电机转速范围，并且提高电机高速范围内的工作效率。本文的主要工作包括HPI-V-VFM的工作原理分析、解析计算、转子结构设计与优化、电磁性能分析、机械强度分析和

5、宽调速性能分析。首先分析铝镍钴永磁材料的工作曲线和HPI-V-VFM的调磁扩速原理，并给出了电机的主要技术指标。然后分别搭建正向和反向磁化状态下的电机等效磁路模型，编写基于等效磁路模型的电磁计算程序，采用场路结合法对电机进行电磁计算，并将解析计算结果与有限元结果进行对比分析。其次，以电磁性能为目标优化两种永磁材料的尺寸，探寻两种材料尺寸对电机性能的影响规律，然后以提高转矩质量和减小交轴电枢反应对调磁影响为目标设计气隙和转子结构，分析不均匀气隙结构和隔磁槽对电机电磁性能的影响。再次，对HPI-V-VFM的电磁性能进行有

6、限元仿真研究，包括四种不同磁化状态下的磁场分布、气隙磁密、空载反电动势、恒转矩区的转矩特性、电感特性、铝镍钴永磁体的工作点分析，然后对最高转速下的转子应力和形变进行有限元仿真分析，验证HPI-V-VFM转子结构强度设计的合理性。最后，分析HPI-V-VFM矢量控制方法，利用HPI-V-VFM不同磁化状态具有不同电磁性能，采用合适的矢量控制方式。利用有限元仿真计算电机在四种磁化状态下的转矩-转速特性和电机效率；通过比较给出HPI-V-VFM在整个速度范围内的最优效率以及相对应的最佳磁化状态分布。关键词：混合永磁；可调磁

7、通电机；解析计算；有限元分析；电磁性能；扩速-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThecommonlyusedmethodsofadjustingtheair-gapmagneticfieldofpermanentmagnetsynchronousmachine,forexample,weakmagneticexpansionspeedtechnology,hybridexcitationtechnology,havemanyshortcomings.Inthispaper,ahybridperman

8、ent-magnetinteriorV-shapevariable-fluxmachine(HPI-V-VFM)isinvestigated.Themagnetpoleofthemachineadoptstwokindsofpermanentmagnet,NdFeBmaterialandAlnicomaterial.Byusingthelow-