轴向磁场反凸极永磁同步轮毂电机研究

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1、硕士学位论文轴向磁场反凸极永磁同步轮毂电机研究RESEARCHONNEGATIVE-SALIENCYAXIALFLUXPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSIN-WHEELMOTOR毕云龙哈尔滨工业大学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轴向磁场反凸极永磁同步轮毂电机研究硕士研究生：毕云龙导师：柴凤教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：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Classified

2、Index:TM351U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONNEGATIVE-SALIENCYAXIALFLUXPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSIN-WHEELMOTORCandidate：BiYunlongSupervisor：Prof.ChaiFengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffil

3、iation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要轴向磁场永磁同步电机轴向尺寸短、转矩密度高，易于实现多盘模块化及轻量化，一直备受对簧下质量和轴向空间有极高要求的混合电驱动轮式车辆研究领域的关注。但该类电机因其表贴式永磁体结构，使其弱磁扩速能力受到制约，影响了其在轮毂系统中的进一步应用

4、。本文对轴向磁场反凸极永磁同步电机（NSAFPMSM）开展研究，通过分析转子侧软磁材料和永磁材料的构成比例和组合方式，研究凸极比的变化规律，给出了不同转子磁极结构对电机弱磁扩速能力的影响，以期解决传统轴向磁场永磁同步电机弱磁扩速能力弱的问题。主要研究内容包括以下几个方面：首先，针对不同NSAFPMSM磁极结构分析其磁路特点，并仿真研究不同磁极结构对电机磁场分布的影响。从理论上对比不同凸极性电机运行特性之间的差异，分析其在控制上的异同。结合电机特点总结轴向磁场反凸极永磁同步轮毂电机的设计原则，并给出改变磁极结构电机电压方程和

5、转矩方程所发生的变化。其次，基于磁路法对分数槽集中绕组NSAFPMSM的电感进行理论推导，给出不同磁极结构电机交、直轴电感的计算公式，分析磁路不饱和与磁路饱和时电感表达式之间的差异，并利用有限元仿真进行验证。仿真对比分数槽集中绕组和整数槽分布绕组对电机电感的影响情况。再次，理论研究永磁同步电机电感、磁链等变化对电机功率输出特性的影响，并从功率输出特性角度指出不同凸极性电机的适用条件。借助有限元方法对比研究串、并联转子磁极结构对NSAFPMSM弱磁扩速范围和输出功率的影响，以及不同径向并联组合磁极对电机的影响情况。最后，分析

6、影响反凸极永磁同步电机最大转矩/电流运行内功率因数角的因素，并在此基础上对电磁转矩的成分进行分析。对影响该类电机转矩波动的齿槽转矩和纹波转矩分别进行分析与抑制，提出新磁极结构以达到更好的转矩波动抑制效果。关键词：永磁同步电机；轴向磁场；反凸极；电感；功率输出特性；转矩波动-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheaxialdimensionofaxialfluxpermanentmagnetsynchronousmotor(AFPMSM)isshortandtorquedensityofAFPMSMishi

7、gh,whichmakeiteasytorealizemultipleplatestructureandlightweight.Ithasbeendrawinggreatattentionbythehybridelectricdrivewheeledvehiclefieldwhichhashighrequirementsonunsprungmassandaxialspace.Butthefield-weakeningrangeofAFPMSMissmallbecauseofitssurfacemountedpermanen

8、tmagnetstructure,whichmakesithardtobeappliedinwheelsystems.Thenegative-saliencyaxialfluxpermanentmagnetsynchronousmotor(NSAFPMSM)isstudiedtosolvethispro