基于smc的混合磁路永磁同步电机的基础问题研究

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1、硕士学位论文基于SMC的混合磁路永磁同步电机的基础问题研究RESEARCHONTHEFOUNDATIONSOFPMSMWITHHYBRIDFLUXBASEDONSMC屈欢哈尔滨工业大学2015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基于SMC的混合磁路永磁同步电机的基础问题研究硕士研究生：屈欢导师：邹继斌教授申请学位：工学硕士学科：电机与电器所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351U.D.C:621.

2、3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEFOUNDATIONSOFPMSMWITHHYBRIDFLUXBASEDONSMCCandidate：QuHuanSupervisor：Prof.ZouJibinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalMachineandApparatusAffiliation：Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefence：

3、June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着航空航天、深海探测和汽车工业的发展，高转矩密度电机逐渐成为现代永磁电机的研究热点。目前通常采用增加电机极对数来提高电机的转矩密度，电机极对数的增加会导致电机的铁损快速增加，进而导致电机总损耗的增加。软磁复合材料具有低损耗、各向同性等优点，为制造具有复杂磁路的永磁电机提供了可能。本文提出一种利用软磁复合材料并结合轴向磁通与径向磁通的永磁同步电机，介绍了此电机的结构、说明了其运行原理

4、、并对设计原则与步骤进行了详细的分析。对混合磁路永磁电机进行了有限元计算，并着重分析了电机空载、负载状态，同时验证了本文设计方案的可行性。随后分析了不同气隙长度、不同槽宽、不同槽深、不同长径比对电机空载空载反电势的影响。结果显示，由于混合磁路永磁电机槽口较大，增大电机的槽深、槽宽都会使电机空载反电势中的三次谐波增大。但若槽深、槽宽较小，混合磁路永磁电机的电密度将会很大，导致电机绕组的温升较高，同时槽漏抗也会大大增加；只有增大电机气隙厚度，电机反电势中的三次谐波才会减小。为了突出混合磁路电机在提升转矩密度方面的优势，本文设计了一个与混合磁路电机相同

5、体积的圆筒形永磁电机作为对比电机。通过对比可以看出，在体积相同、电负荷相同、较大磁负荷的情况下，混合磁路永磁电机输出的转矩要比传统的圆筒形永磁电机大很多。针对混合永磁电机的定子损耗、转子涡流损耗、永磁体涡流损耗以及铜耗进行了计算，额定状态下混合磁路永磁电机的效率为88.6%。分析了、负载电流大小、电流超前相位、滞后相位、气隙厚度、槽宽、槽深的改变对电机损耗的影响。结果显示改变气隙厚度对电机损耗改变最为明显。然后对比分析了转子分别采用10号钢和SMC时对转子涡流的影响，有限元计算结果显示，采用SMC作为转子的材料可以大幅度降低转子的涡流损耗，同时对

6、电机其他性能几乎没有影响。最后，对混合磁路永磁电机的温升进行了有限元计算，虽然SMC导热性能较普通硅钢片差很多，但是由于SMC材料具有各向同性的特性，散热更均匀，达到稳态时电机各个部分温度均不高，因此混合磁路永磁电机不需要外部强制冷却。关键词：SMC；混合磁路；参数优化；损耗；温升-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofaeronauticalandspacetechnologies,deep-seaexplorationandautomotiveindustries,highpowerdens

7、itymotorsgraduallybecomeresearchfocuses.Currently,increasingthenumberofpolepairsareadoptedtoincreasethetorquedensityofthemotor.However,thesepracticeswillincreasetheeddyeffect,therebyincreasingthetotalloss.SoftcompositematerialmakesitpossiblethatmanufacturePMSMwithcomplicatedf

8、lux.ThispaperproposesanovelstructurethatisbasedonSMCandcombinesaxial