高速永磁外转子爪极电机研究

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4、刘光伟电气工程学院作者：单位：指导教师：张凤阁教授单位：电气工程学院协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年5月29日学位授予单位：沈阳工业大学独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：___________日期：____________关于学位论文使用授权的说明本学位论文作者

5、和指导教师完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权沈阳工业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________摘要高速永磁电机作为高速驱动系统的核心部件，具有体积小、效率和功率密度高、一体化程度好等突出优点，已成为高端装备制造领域研究热点之一。在高速压缩机与风机系统飞轮储能系统、

6、石化产品加工、高速机床主轴电机等领域应用前景广阔。目前大多数高速永磁电机采用内转子结构，转子高速旋转时永磁体承受巨大的离心拉力，因此需要加装永磁体防护装置，由此带来永磁体用量大、气隙磁密低、涡流损耗严重和温升较高等突出问题，然而外转子结构永磁高速电机则可避免该问题。本论文依托国家自然科学基金项目“外永磁转子高速方波爪极电机及其无位置传感器控制研究”，重点针对高速永磁外转子爪极电机电磁性能分析理论、机械强度与动力学特性分析方法、磁场解析与损耗计算模型与综合设计方法等方面开展研究工作，主要内容包括：(1)在研究高速永磁外转子爪极电机结构特点和运行机理的基础上，建立了能够反映电

7、机内部能量流通特点的等效磁电模型，考虑了电机复杂漏磁通与磁路饱和等非线性因素影响。利用三维有限元磁场计算软件，分析了该类电机感应电动势和齿槽转矩，研究了电机主要尺寸与上述性能指标之间的关系，为该类电机电磁设计与性能分析提供了理论依据。(2)建立了基于有限元方法的永磁高速爪极电机外转子应力分布非线性计算模型，并采用有限元方法对外转子轭部和永磁体在离心力及温度变化影响下的应力场分布情况进行计算，分析了极弧系数、永磁体间填充和永磁体分块对转子应力分布的影响；还建立了考虑转动惯量和剪切变形影响的转子模态计算模型，采用有限元方法分析了轴