双转子磁通切换电机的设计及齿槽转矩的优化

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1、工程硕士学位论文双转子磁通切换电机的设计及齿槽转矩的优化作者姓名刘玉雷工程领域电气工程校内指导老师曹江华讲师校外指导教师陈传好高级工程师所在学院电力学院论文提交日期2017年11月DesignofDoubleRotorFluxSwitchingMotorandOptimizationofCoggingTorqueADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuYuleiSupervisor：CaoJianghuaSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM351学校

2、代号：10561学号：201521011722华南理工大学硕士学位论文双转子磁通切换电机的设计及齿槽转矩的优化作者姓名：刘玉雷指导教师姓名、职称：曹江华讲师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电气工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：特种电机设计及控制论文提交日期：2017年11月10日论文答辩日期：2018年3月17日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：蔡延光委员：杨向宇刘永强陈渊睿赵世伟摘要双转子磁通切换电机既具有永磁电机的功率密度高、结构简单等特点，也具有开关磁阻电机的输出转矩大、可靠性高以及调速性能好等特

3、点，从而在混合动力汽车、风力发电等领域具有广泛的应用前景。而且它具有两个相互独立的机械系统，能够实现两个系统的机械能量相互独立传递，因此，双转子磁通切换电机在这两个领域具有更优越的性能。本文首先介绍了磁通切换电机的研究背景、研究意义以及国内外的研究现状。接着详细叙述了双转子磁通切换电机的基本结构及运行原理，并与其他几种典型的变磁阻电机的结构进行了对比分析。在此基础之上，本文提出了一种输出转矩性能更加优越的新型双转子磁通切换电机。接着，根据双转子磁通切换电机的磁路建立了电机的等效磁路模型以及简化等效磁路模型，并推导了电机的主磁通及主磁密的计算公式。结合所建立的磁路模型，根据电机的技术指标设

4、计了一台样机，给出了额定转矩与主要尺寸之间关系式的推导过程以及电机主要尺寸的设计过程，并通过有限元仿真验证了双转子磁通切换电机的性能。然后，将田口法引入本文提出的双转子磁通切换电机的优化设计中，以空载反电动势波形正弦性畸变率最小、空载反电动势的基波幅值最大为优化目标，将永磁体充磁厚度、内外转子偏心距、内外转子齿宽作为试验因子，设计了合理的正交试验。通过对试验结果的对比分析，确定了最佳的参数组合，实现了多目标多参数的电机优化设计。最后，本文还针对该电机的齿槽转矩过大的问题进行了相关研究，提出了改变定子齿形状的优化方法以及改变定转子齿宽比的优化方法，再选择输出转矩、空载反电动势幅值以及齿槽转

5、矩作为对比目标，将上述两种方法的优化结果与目前应用最广泛的斜槽的优化结果进行对比分析，从而进一步验证了这两种方法对于削弱齿槽转矩的有效性。关键词：双转子磁通切换电机；等效磁路模型；田口法；空载反电动势；齿槽转矩ⅠAbstractDoublerotorfluxswitchingmotornotonlyhasthecharacteristicsofpermanentmagnetmotorwithhighpowerdensity,simplestructure,butalsohasthecharacteristicsofoutputtorqueofswitchedreluctancemotor

6、,highreliabilityandgoodspeedperformance,whichhasinhybridcars,windpowerandotherfieldswidelyused.Moreover,ithastwoindependentmechanicalsystems,whichcanrealizethemechanicalenergytransferbetweenthetwosystemsindependently.Therefore,thedualrotorfluxswitchingmotorhasbetterperformanceinthesetwofields.Thi

7、spaperintroducestheresearchbackground,researchsignificanceandresearchstatusoffluxswitchingmotorathomeandabroad.Then,thebasicstructureandoperationprincipleofthedoublerotorfluxswitchingmotoraredescribedindetail,andcompar