基于Halbach阵列新型永磁盘式无铁心电机的设计和的分析.pdf

国内图书分类号: TM351 工程硕士学位论文基于Halbach阵列新型永磁盘式无铁心电机的设计与研究硕士研究生:曲春梅导师:谢颖申请学位级别:工程硕士学科、专业:电气工程所在单位:电气与电子工程学院答辩日期:2015年3月授予学位单位:哈尔滨理工大学 Classified Index:TM351 Dissertation for the Master Degree in Engineering Design and Studyof Novel Permanent Disk Coreless MotorBased on Halbach Array Candidate: Qu Chunmei Supervisor: Xie Ying Academic Degree Applied for:Master of Engineering Speciality: ElectricalEngineering Date of Oral Examination: March, 2015 University: Harbin University of Science and Technology 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文《基于Halbach阵列新型永磁盘式无铁心电机的设计与研究》,是本人在导师指导下,在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知,论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名: 曲春梅日期:2015 年3月31日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于Halbach阵列新型永磁盘式无铁心电机的设计与研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有,本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密,?在年解密后适用授权书。不保密?。(请在以上相应方框内打√) 作者签名: 曲春梅日期:2015 年3月31日导师签名: 谢颖日期:2015年3月31日哈尔滨理工大学工程硕士学位论文-I- 基于Halbach阵列新型永磁盘式无铁心电机的设计与研究摘要盘式无铁心永磁同步电机因其轴向尺寸短、重量轻、结构紧凑、转动惯量小、机电常数小等优点,可以制成多气隙组合式结构,并被广泛应用于电动汽车、机器人、机械手臂、家用电器等要求薄型安装的场合。盘式无铁心永磁电机定转子排列位置有多种组合方式,本文对双外转子中间定子结构盘式电机的电磁场进行深入研究。首先本论文为了有效利用电机径向长度上的空间,提出了基于Halbach阵列的楔形气隙结构,并设计了一台功率为250W的盘式无铁心同步电机,给出了电机转子磁极、计算极弧系数以及导体占空比的计算方法,并将盘式电机沿周向展开得到其二维结构模型,利用有限元方法计算了电机的二维磁场。其次针对盘式电机三维开域磁场的空气域问题进行分析,研究了空气域大小对电机周向气隙磁密的影响,并以合适的空气域尺寸建模,同时研究气隙磁密的径向分布情况。接着从Halbach阵列永磁体的充磁方向、永磁体厚度、永磁体宽度三个方面对电机转子进行了结构优化,并提出了不等厚和不等宽结构永磁体转子,通过对比分析这些结构的周向气隙磁密波形的正弦性、气隙磁密的谐波含量以及空载反电势畸变率来判断各结构的优劣。然后基于各结构永磁体转子的特点提出了梯形永磁体结构盘式电机,并在保证永磁体用量相当的条件下与其他结构进行对比研究,得出了梯形结构盘式永磁电机的优势。最后对梯形结构盘式永磁电机进行了电磁场分析,利用磁通法计算了其空载漏磁系数,分析该电机在额定负载下的电磁转矩特性。利用有限元法计算了空载和负载两种工况下的永磁体涡流损耗,并得出了影响涡流损耗大小的主要因素。同时计算了不同负载情况下的交直轴电感和轴向电磁力,并得出相关结论,为该类电机的进一步深入研究提供有益价值。关键词盘式无铁心电机;Halbach阵列;气隙磁密;梯形永磁体;交直轴电感哈尔滨理工大学工程硕士学位论文-II- Design and Studyof Novel Permanent Disk Coreless MotorBased onHalbach Array Abstract The coreless diskpermanent (PM) synchronous machine which has t