盘式永磁无刷直流电机的设计研究.pdf

浙江大学电气工程学院
硕士学位论文
盘式永磁无刷直流电机的设计研究
姓名：赵鹏
申请学位级别：硕士
专业：电机与电器
指导教师：吴建华
20100301
摘要盘式永磁无刷直流电机具有结构简单、运行可靠、维护方便、轴向结构紧凑和无级调速等特点。相对于传统电机，盘式永磁无刷直流电机的气隙是平面的，气隙磁场是轴向分布的，能够设计成具有较高的转矩一质量比和功率密度，尤其是无铁心的电机没有涡流和磁滞损耗，节能效果显著，在电动车辆、高档家用电器、风力发电、石油化工等领域中有广泛的应用前景。因此，设计性能优异的盘式永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。本课题系统研究了盘式永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、实验测试等。本文主要的研究成果如下：⒆凼龊头治隽伺淌接来盼匏⒅绷鞯缁难芯肯肿础⒋嬖谖侍夂头⒄骨景，由盘式永磁无刷直流电机的四个基本机械参数入手设计电机的结构尺寸，分析了盘式永磁无刷直流电机的基本电磁关系和设计特点，导出了一些具有指电磁场分析软件建立了盘式永磁无刷直流电机的有限元分析模型，深入的分析盘式永磁无刷直流电机的三维电磁场，研究了盘式永磁无刷直流电动机的磁场分布规律，计算了电机的每极磁通，其结果为进一步优化设计方案提供了参考。⒒诹较嗟纪ㄐ切稳嗔刺来盼匏⒅绷鞯缁南嗳谱槎说缪蛊胶方程式，推导了方波及正弦波永磁无刷直流电机相电流的解析公式，并对计及绕组电感的永磁无刷直流电机的稳态特性进行仿真计算；提出了采用甂方法求解永磁无刷直流电机电流状态方程计算电机的稳态特性的数值方法。⒍耘淌接来盼匏⒅绷鞯缁辛耸笛椴馐院头治觯ǖ缁问牟量、磁场波形与反电势波形测试、电机控制运行情况、性能曲线测试。对测试结果与设计结果进行了比较分析，验证了设计方法的正确性。关键词淌接来盼匏⒅绷鞯缁邢拊7治觯忍匦裕杓疲馐导意义的设计思想。⒗肕浙江大学硕士学位论文．
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灵年踱”学位论文作者签名：：冬稍獬嗍学位论文作者签名：越稍捌黝绎浙江大学研究生学位论文独创性声明学位论文版权使用授权书签字日期：年弓月日经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的槟赕菰翵Ｈ本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘堂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及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已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已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签字日期：可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。Ｃ艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ名灯师肌字整
致谢在论文完成之际，首先我要感谢我的导师吴建华教授，吴老师以渊博的学识、严谨的治学态度、一丝不苟的敬业精神深深地让我敬佩，他热情无私、耐心细致、待人和蔼，在学业上给予我非常多的指导和帮助，让我在硕士研究生阶段不断提高并完成学业，在此非常感激。在科研、为人处世、人生等各方面，吴老师都给了我很多有益的教导和启迪，这些都让我终生受益，再次向吴老师表示最诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢实验室的博士师兄范坚坚、已毕业的硕士黎宪林、师弟夏利波、徐交建等，还有我的同学沈磊，田占元，李悦溪，戴钦来，室友袁宝成，左彬，张龙飞等等，在学习上和他们一起的讨论和探索中，给了我很多有益的帮助。最后，我非常感谢我的父母、姐姐们，还有很多一直关心我的亲人、长辈，从小到大，是他们在学习和生活上给我无私的照顾和关怀，才让我能够不断长大，并最终顺利完成学业，也希望自己以一颗感恩的心去成长，去回报。年掠谇笫窃赵鹏浙江大学硕士学位论文
第滦髀课题背景和意义盘式永磁无刷直流电机的研究现状与发展随着经济的发展和科技的进步，人们对电机的性能要求越来越高。在节能高效的要求下和高性能永磁材料的发展，永磁电机成为了电机研究开发的焦点。永磁电机，特别是稀土永磁电机，具有结构简单，可靠性强、效率高、体积小、重量轻、损耗小、电机的形状和尺寸灵活多样等众多优点；同时由于我国的稀土资源丰富，稀土不稀，稀土矿石和稀土永磁的产量都居世界前列，充分发挥我国稀土资源丰富的优势，大力研究和推广应用以稀土永磁电机为代表的各种永磁电机，对实现我国社会主义现代化具有重要的理论意义和实用价值。伴随着数控机床、工业机器人、机械手、