开关磁通永磁同步电机的性能分析与结构优化

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1、硕士学位论文开关磁通永磁同步电机的性能分析与结构优化PERFORMANCEANALYSISANDSTRUCTUREOPTIMIZATIONOFFLUX-SWITCHINGPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTOR张星哈尔滨工业大学2009年6月国内图书分类号：TM351/TM341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开关磁通永磁同步电机的性能分析与结构优化硕士研究生：张星导师：索来春副教授申请学位：工学硕士（应用研究型）学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2009年6月28

2、日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351/TM341U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPERFORMANCEANALYSISANDSTRUCTUREOPTIMIZATIONOFFLUX-SWITCHINGPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORCandidate：ZhangXingSupervisor：AssociateProf.SuoLaichunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofE

3、ngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringthDateofDefence：June,28,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要开关磁通永磁同步电机是一种高性能宽调速电机。它是在双凸极永磁电机(DSPM)的基础上发展演变而来的，其结构新颖、效率高、功率密度高，永磁磁链和反电势波形接近正弦分布，在交

4、流调速领域具有较好的发展前景，可用作混合动力汽车驱动电动机以及伺服电机，正日益受到重视。本文在现有开关磁通永磁同步电机研究成果的基础上，采用理论分析和仿真相结合的方法，重点研究了电机结构参数对电机性能的影响并对电机结构进行了优化。首先介绍了开关磁通永磁同步电机的结构及系统构成，阐述了电机运行原理并建立了电机数学模型，重点介绍了最大转矩/电流控制、弱磁控制等矢量控制方法。其次，借助AnsoftMaxwell电磁分析软件并结合理论分析对电机磁场进行了分析计算，研究了电机相绕组匝数、电枢铁心长度、转子槽高、电机转子极弧等一系列电机结构参数对电机静态

5、特性和稳态特性的影响，为合理地设计电机提供参考。针对电机所存在的加工困难、样机性能难以保证等难题，本文对电机结构进行了优化，为电机定子引入了导磁桥，保证了电机定子的完整性，改善了电机的加工工艺，并在保障电机加工顺利进行的同时，提高了电机气隙磁密、空载反电势的峰值，改善了电机的性能。最后，本文为优化后的开关磁通永磁同步电机设计了新的加工工艺，新工艺缩短了电机的生产周期，节省了电机的生产成本。关键词：开关磁通永磁同步电机；结构参数；优化；导磁桥I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractFlux-switchingPermanentMagne

6、t(FSPM)Synchronousmotorsystemisacompetitivecandidateinvariable-speedoperationdrivewithhighperformance.IthasbeenputforwardonthebasisofdoublySalientpermanentmagnet(DSPM)motor.Theshapeofthemotor’sBackelectromotiveforceandpermanentmagnetfluxlinkageissinecurve.Becauseofitsadvant

7、agesoffashionablestructure,highefficiencyandhighpowerdensity,itcanbeusedastheHEV’smotorandservomotor,attractingmoreandmoreattentions.OnthebaseofexistingconclusionsaboutFSPMmotor,thefactorsofthestructureparametersthataffectsthemotor’propertiesareinvestigatedthoroughlyandthem

8、otor’sstructureisoptimizedinthistextbythemethodsofboththeoryanalysisandsimulations