轮毂多盘式无铁心永磁同步电动机的设计与分析

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1、天津大学硕士学位论文轮毂多盘式无铁心永磁同步电动机的设计与分析姓名：肖开銮申请学位级别：硕士专业：电机与电器指导教师：王晓远20090601中文摘要盘式永磁同步电动机具轴向尺寸短、重量轻、体积小、结构紧凑，运行效率高等特点。该种电机作为一种现代高性能伺服电机和大力矩直接驱动电机己广泛应用于机器人等机电一体化产品中。本课题研究的主要内容是轮毂多盘式无铁心永磁同步电动机的设计及其电磁场分析，开发出这种新永磁同步电动机，并解决相应的整机设计问题。本文从盘式无铁心永磁同步电动机的基本结构出发，研究了盘式无铁心永磁同步电动机的基

2、本原理、电机磁路等特点。进而，在此基础上提出基于单元盘结构的多盘式无铁心永磁同步电动机和三转子双定子多盘式无铁心永磁同步电动机。为了提高电机的功率密度，将无铁心和Halbach型永磁体阵列结构应用在多盘式无铁心永磁同步电动机中。多盘式无铁心永磁同步电动机的气隙磁场呈三维分布，为了提高计算的准确程度，利用三维有限元的方法对电机直接进行建模和磁场仿真分析。基于单元盘结构的多盘式无铁心永磁同步电动机采用了与单元盘式无铁心永磁电动机类似的分析方法，并对该种结构电机的设计规律、特点进行相关分析。而作为新型的三转子双定子多盘式无铁

3、心永磁同步电动机，由其结构的特殊性使得电机磁路变得非常复杂，必须对该结构电机的设计和特性进行重新的分析和研究。文中对该电机两侧转子盘和中间转子盘分别采用不同的磁钢结构进行了电磁分析，并对该电机的结构进行了优化。多盘式无铁心永磁同步电动机在参数计算上与传统电机计有很多不同之处，本文针对该类电机的特点推导了相关的公式，并在三维电磁计算的基础上总结了该类电机的电磁计算程序。本文最后设计出了一个5000W电机，并研究总结了该新型电机的加工工艺。关键词：轮毂，多盘式无铁心，永磁同步电动机，Halbach阵列，三维有限元ABSTR

4、ACTThediscpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)hasmanycharacteristicsofshortaxialsize，lightmass，smallvolume，compactstructureandhighefficiency．Asahighperformanceservedmotorandhighmomentdrivedevice，ithasbeenwidelyusedintherobotandelectromechanicalIntegrationproduc

5、ts．Thedesignandelectromagneticfieldanalysisofwheelmulti-disccorelessPMSMispresentedinthispaper．ThenovelPMSMisdevelopIedandcorrelativeproblemsofdesignandintegrationtechnologyarcsolved．ThebasicstructureofthedisccorelessPMSMarcresearched．Thebasicoperatingprincipleo

6、fthedisccorelessPMSManditscharacteristicsofthemagneticcircuitarealsostudied．Themulti．disccorelessPMSMbasedonthebasicstructureandthreestatorswithtworotordiscscorelessPMSMareproposed．Inordertoimprovethepowerdensityofthemachine，Halbacharrayisusedinthemulti—disccore

7、lessPMSM．Thisalsomakescorelessmotorpossible．Inordertoimprovetheaccuracyofthecalculation．3一DFEMisusedtocomputeandanalyzethemagneticfieldofthemulti-disccorelessPMSM．Thesimilaranalyticalmethodsabouttheunitmachinealeusedinthemulti-discstructure．Thedesignrulesandthec

8、haracteristicofthemotorareanalyzed．AsanewtypeofthreestatorswithtworotordiscscorelessPMSM，themagneticcircuitofthemotorbecomeverycomplicated．Three-dimensionalfiniteelem