1、軸向分段式外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)與性能分析,姓 名：徐 昕 專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化 0901班 學(xué) 號(hào)：090301033 指導(dǎo)教師：張鳳閣（教授）,目 錄,課題背景 主要研究?jī)?nèi)容 結(jié)論與展望,1,2,3,1 課題背景,爪極電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域： 發(fā)電機(jī)：汽車發(fā)電機(jī)；小型水力、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)：調(diào)速電機(jī)；伺服電機(jī)；電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)外主要研究機(jī)構(gòu)： 亞琛工業(yè)大學(xué)、埃斯林根大學(xué)、Trimerics公司，悉尼工業(yè)大 學(xué)，上海大學(xué)，合肥工業(yè)大學(xué)，華中理工大學(xué)等。 爪極電機(jī)分類： 電勵(lì)磁爪極電機(jī) （按勵(lì)磁方式） 永磁爪極電機(jī)（SMC）,軸向分段式外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：,功率密度高、轉(zhuǎn)矩密度高

2、； 省略了電刷滑環(huán)和機(jī)械變速裝置，提高傳動(dòng)效率； 三相電磁關(guān)系相互解耦，便于控制； 新型軟磁復(fù)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(jī)組:,內(nèi)部結(jié)構(gòu),電機(jī)原理及參數(shù),2 主要研究?jī)?nèi)容,空載靜態(tài)、動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)仿真,定子鐵耗計(jì)算,空氣摩擦損耗計(jì)算,定子爪極尺寸標(biāo)注：,運(yùn)行機(jī)理：,發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) - 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) - 單相電流脈振 磁場(chǎng) - 閉合 - 同向同速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),電動(dòng)機(jī)：?jiǎn)蜗嚯娏髅}振磁場(chǎng) - 三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) - 拖動(dòng)轉(zhuǎn) 子勵(lì)磁磁場(chǎng),電機(jī)額定參數(shù)及尺寸參數(shù)：,靜態(tài)磁場(chǎng)分析：磁密分布,動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)分析：空載反電勢(shì),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(dòng)態(tài)磁場(chǎng)分析：齒槽轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子斜極 保證電機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)稱（轉(zhuǎn)子 軛長(zhǎng)；精車） 增加電機(jī)極數(shù)（高速）,0 ,120 ,240 ,0 ,total,定子鐵耗計(jì)算：,傳統(tǒng)鐵耗計(jì)算模型： Bertotti 鐵耗分離模型： 交變磁化等效旋轉(zhuǎn)磁化鐵耗計(jì)算模型：,計(jì)算公式：,定子剖分圖,均布取點(diǎn)處理,紅色軸向磁密 棕色徑向磁密 藍(lán)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(shí)，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(jì)算模型結(jié)果小，可能是因?yàn)閍nsoft計(jì)算鐵耗時(shí)忽略了旋轉(zhuǎn)磁化的影響； 這兩種計(jì)算方法都沒有考慮諧波磁場(chǎng)對(duì)鐵耗的影響，所以實(shí)際電機(jī)定子鐵耗值要大些。,空氣摩擦損耗計(jì)算：,旋轉(zhuǎn)圓柱體計(jì)算法： 總損耗分離法： 流體場(chǎng)有限元計(jì)算法：,流體域模型,流體域剖分圖,Workbench溫度場(chǎng)仿真：,進(jìn)口處溫度,出口處溫度,轉(zhuǎn)子內(nèi)表面溫度,風(fēng)路熱流量分布圖,4 研究結(jié)論與展望,當(dāng)爪極極弧系數(shù)達(dá)到一定值，將爪極設(shè)計(jì)成尖根部同寬，可使電機(jī)空載反電勢(shì)具有方波性； 爪極電機(jī)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(yán)格對(duì)稱的方法削弱； 三維正交磁化等效旋轉(zhuǎn)磁化鐵耗計(jì)算法比較精確可行。高頻高速下電機(jī)鐵耗太大，擬計(jì)劃減小永磁體表面積、增加定子繞組匝數(shù)，保證電機(jī)出力情況下降低定子鐵耗； 流體場(chǎng)