基于Halbach阵列楔形气隙盘式无铁心永磁同步电机的研究.doc

基于Halbach阵列楔形气隙盘式无铁心永磁同步电机的研究.doc基于Halbach阵列楔形气隙盘式无铁心永磁同步电机的研究天津大学硕士学位论文姓名:杜静娟申请学位级别:硕士专业:电机与电器指导教师:王晓远20061201屮文摘耍本课题是国家863计划项目《高性能稀土永磁电机技术集成及关键材料》(2004AA32G080)的部分研究内容,本文的主要内容是对基于Ha1bach阵列楔形气隙盘式无铁心永磁同步电机的设计及其电磁场分析。该类电机作为一种现代高性能伺服电机,具冇重量轻、结构紧凑、振动噪声低、转动惯量小,机电时间常数小、低速运行平稳等特点,在数控机床、机器人、电动车、电梯、家用电器等场合具冇广阔的应用前景。本论文充分利用外径空间提出了新型的基于Ha1bach阵列楔形气隙盘式无铁心永磁同步电动机,该电机通过改变气隙结构以进一步提高盘式无铁心永磁同步电机的气隙磁密,达到提高电机性能的冃的,并针对这种电机进行建模和电磁场分析计算。由于此类电机的特殊结构,很难将三维开域磁场化为二维磁场计算,其气隙磁密按三维开域磁场分析,通过大量冇限元的仿真分析最终确定了较小实用求解区域,简化了计算。基于Ha1bach阵列楔形气隙盘式无铁心永磁同步电机与普通永磁电动机有很多不同之处,与传统的电机参数计算相比,许多计算方法不再运用,本文针对该类电机给出了儿个典型的计算公式,并总结了基于三维电磁场分析计算盘式无铁心同步电机的电磁计算程序,最后编制出了一套电磁设计计算的CAD软件。在制作工艺上,内/J,b转子结构的加工工艺、永磁体的固定加工、绕组盘的安装与定位、灌胶成形等难题都得到了解决,还制作了适合于盘式电机总装的特殊工艺设备。在理论分析和磁场仿真相结合的基础上,初步设计250W和2500W的两台样机;并对样机进行了大量的试验,分析试验结果,并与同规格的其他样机进行性能比较,进一步完善和总结。木论文的电机由于无铁心和楔形气隙的特殊结构,其重量人大减轻,电机的效率提高,转矩波动小,振动噪声明显减小等等,特别适合一些特殊的应用场合比如电动汽车、船用推进器、手持电动工具、机械臂等等。关键词:Ha1bach阵列,楔形气隙,盘式无铁心,永磁同步电机,FEMABSTI认CTAsonepartofthenationa1project863(2004AA32G080),icfieldanalyskcore1essPMSMwithwedgyairgapbasedformancese0WnoielectsPMant,,,pthetraditiona1PMSM,,eutomobi1e,shiIler,electoolinhand,:Hagap,diskcore1nentmagnsynchronousmoeelementme独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得茉螯盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文屮作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:夸玲百琵签字FI期:h7年上月才FI学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解茉盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丕螯盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入冇关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家冇关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:夸哲仅舀导师繇秒涉签字日期:力刃年才月'尹口签字口期:如f7车_月尹日第'章绪论第一章绪论11盘式永磁同步电机的国内外发展及研究现状随看数控机床、工业机器人、机械手、计算机及英外围设备等高科技产品的兴起和特殊应用如雷达、卫星天线等跟踪系统的需要,对伺服驱动电机提出了更高的性能指标和薄型安装结构的耍求。为此,世界E—些先进工业国家从80年代初期起,就开始研制盘式永磁同步电动机。、转子存在轴向磁吸力以及制造复杂的缺点被