新型多齿开关磁链永磁记忆电机的磁路模型研究

作     者：孙朝勇 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘旭

授予年度：2019年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：多齿开关磁链永磁记忆电机 磁路模型 迭代计算 分段线性磁滞模型 

摘      要：将记忆电机的概念引入到多齿开关磁链永磁电机中,通过使用一种新型多齿开关磁链永磁记忆电机的拓扑结构,建立了电机的等效磁路模型。在电机拓扑结构和等效磁路模型的基础上,主要做了以下几部分的研究工作:1、通过讨论多齿开关磁链永磁记忆电机的拓扑结构,介绍了电机定/转子齿组合的确定方法。在确定电机的定/转子齿后,建立了电机在不同转子位置下考虑相间耦合和未考虑相间耦合时的电机磁路模型图。推导了该电机的磁路方程、转矩方程以及电机的电感。2、研究了多齿开关磁链永磁记忆的在线调磁特性,在其定子中放置具有高剩磁、低矫顽力的永磁体,通过脉冲电流在线改变低矫顽力永磁体的剩磁,实现永磁体的在线调节。在研究电机的在线调磁特性时,首先构建了一个RLC闭合电路,从而通过该电路得到一个常系数二阶线性齐次微分方程,计算电流脉冲幅值。3、为了提高电机调磁过程中计算精度且减少计算时间,进行了分段线性磁滞模型的研究。在建立分段线性磁滞模型时首先介绍了低矫顽力永磁体在记忆电机中的应用。然后介绍了现有的Frohlich磁滞模型和平行四边形磁滞模型,在结合现有的磁滞模型的基础上提出了一种分段线性磁滞模型。通过所提出的分段线性磁滞模型,分析了多齿开关磁链永磁记忆电机的在线调磁特性,并计算了低矫顽力永磁体磁滞模型的工作点变化情况。计算并比较了在不同分段次数的磁滞模型下,低矫顽力永磁体工作点的变化情况以及在不同分段线性磁滞模型下的电机磁链、空载反电动势。4、在建立电机等效磁路模型的基础上,计算了电机在该磁路模型下各个部分的磁阻和永磁体的磁动势,通过MATLAB对电机等效磁路模型中迭代过程进行了编程计算,得到了电机在不同工作情况下硅钢片的相对磁导率。然后根据电机等效磁路模型推导了电机在增磁、零磁及弱磁情况下的磁通公式,再与电机调磁系数相结合,在求解过程中解决了电机永磁体的选取问题。最后研究了电机转矩的磁路计算法,获得了电机平均转矩与q轴电流以及平均转矩与电流初始相位角之间的关系。5、制作了一台样机,并对分段线性磁滞模型进行了实验验证。