本科畢業(yè)設(shè)計.pptx

1、軸向分段式外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機的電磁設(shè)計與性能分析,姓 名：徐 昕 專業(yè)班級：電氣工程及其自動化 0901班 學 號：090301033 指導教師：張鳳閣（教授）,目 錄,課題背景 主要研究內(nèi)容 結(jié)論與展望,1,2,3,1 課題背景,爪極電機應(yīng)用領(lǐng)域： 發(fā)電機：汽車發(fā)電機；小型水力、風力發(fā)電系統(tǒng) 電動機：調(diào)速電機；伺服電機；電力驅(qū)動系統(tǒng) 國內(nèi)外主要研究機構(gòu)： 亞琛工業(yè)大學、埃斯林根大學、Trimerics公司，悉尼工業(yè)大 學，上海大學，合肥工業(yè)大學，華中理工大學等。 爪極電機分類： 電勵磁爪極電機 （按勵磁方式） 永磁爪極電機（SMC）,軸向分段式外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機優(yōu)點：,功率密度高、轉(zhuǎn)矩密度高

2、； 省略了電刷滑環(huán)和機械變速裝置，提高傳動效率； 三相電磁關(guān)系相互解耦，便于控制； 新型軟磁復合材料高頻高速下抑制渦流損耗，制造成本低。,軸流式空氣壓縮機組:,內(nèi)部結(jié)構(gòu),電機原理及參數(shù),2 主要研究內(nèi)容,空載靜態(tài)、動態(tài)磁場仿真,定子鐵耗計算,空氣摩擦損耗計算,定子爪極尺寸標注：,運行機理：,發(fā)電機：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場 - 感應(yīng)電動勢 - 單相電流脈振 磁場 - 閉合 - 同向同速旋轉(zhuǎn)磁場,電動機：單相電流脈振磁場 - 三相旋轉(zhuǎn)磁場 - 拖動轉(zhuǎn) 子勵磁磁場,電機額定參數(shù)及尺寸參數(shù)：,靜態(tài)磁場分析：磁密分布,動態(tài)磁場分析：空載反電勢,爪極極弧系數(shù)：0.56,爪極極弧系數(shù)：0.98,爪極極弧系數(shù)=爪極寬度

3、/極距,爪極極弧系數(shù)：0.8,動態(tài)磁場分析：齒槽轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子斜極 保證電機結(jié)構(gòu)對稱（轉(zhuǎn)子 軛長；精車） 增加電機極數(shù)（高速）,0 ,120 ,240 ,0 ,total,定子鐵耗計算：,傳統(tǒng)鐵耗計算模型： Bertotti 鐵耗分離模型： 交變磁化等效旋轉(zhuǎn)磁化鐵耗計算模型：,計算公式：,定子剖分圖,均布取點處理,紅色軸向磁密 棕色徑向磁密 藍色切向磁密,三維磁密曲線：,端部法蘭盤三方向磁密曲線,鐵心處三方向磁密曲線,爪極膝部三方向磁密曲線,爪極根部三方向磁密曲線,爪極中部三方向磁密曲線,爪極尖部三方向磁密曲線,研究頻率f從100Hz增大到2000Hz時，四種損耗值隨頻率變化規(guī)律：,總損耗,磁滯損

4、耗,渦流損耗,附加損耗,Ansoft定子鐵耗仿真：,有限元軟件鐵耗仿真值比三維正交磁化等效旋轉(zhuǎn)磁化鐵耗計算模型結(jié)果小，可能是因為ansoft計算鐵耗時忽略了旋轉(zhuǎn)磁化的影響； 這兩種計算方法都沒有考慮諧波磁場對鐵耗的影響，所以實際電機定子鐵耗值要大些。,空氣摩擦損耗計算：,旋轉(zhuǎn)圓柱體計算法： 總損耗分離法： 流體場有限元計算法：,流體域模型,流體域剖分圖,Workbench溫度場仿真：,進口處溫度,出口處溫度,轉(zhuǎn)子內(nèi)表面溫度,風路熱流量分布圖,4 研究結(jié)論與展望,當爪極極弧系數(shù)達到一定值，將爪極設(shè)計成尖根部同寬，可使電機空載反電勢具有方波性； 爪極電機三段合成齒槽轉(zhuǎn)矩比單段小?？刹扇∞D(zhuǎn)子永磁體斜極、三段定子結(jié)構(gòu)嚴格對稱的方法削弱； 三維正交磁化等效旋轉(zhuǎn)磁化鐵耗計算法比較精確可行。高頻高速下電機鐵耗太大，擬計劃減小永磁體表面積、增加定子繞組匝數(shù)，保證電機出力情況下降低定子鐵耗； 流體場