【摘 要】
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多齿开关磁链记忆电机(Multi-tooth Switched Flux Memory Machine,MSFMM)是将开关磁链型记忆电机与多齿开关磁链永磁电机的概念相结合所提出的新型永磁记忆电机。该类电机既具备记忆电机优良的调磁性能、宽调速范围与高效率运行区域,又具有多齿开关磁链永磁电机感应电动势正弦、磁链双极性、转矩脉动小等优点。该电机采用低矫顽力(Low Coercive Force,LCF
【基金项目】
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天津市自然科学基金(16JCYBJC00);
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多齿开关磁链记忆电机(Multi-tooth Switched Flux Memory Machine,MSFMM)是将开关磁链型记忆电机与多齿开关磁链永磁电机的概念相结合所提出的新型永磁记忆电机。该类电机既具备记忆电机优良的调磁性能、宽调速范围与高效率运行区域,又具有多齿开关磁链永磁电机感应电动势正弦、磁链双极性、转矩脉动小等优点。该电机采用低矫顽力(Low Coercive Force,LCF)永磁体励磁,通过在定子励磁绕组上施加短时充去磁电流脉冲可以改变LCF永磁体的磁化状态,从而灵活地调节气隙磁场,并且几乎没有励磁损耗,解决了传统永磁同步电机气隙磁场调节困难的问题。本文所研究的MSFMM为定子混合永磁型记忆电机,LCF永磁体、NdFeB永磁体与电枢绕组、励磁绕组均置于定子上,定子齿为多齿结构,转子结构与开关磁阻电机相同,具有较高的可靠性与良好的散热性能,因此定子结构参数对电机性能有着很大的影响。通过对电机定子结构的设计,在C型MSFMM的基础上,提出了E型MSFMM,并给出了三种E型定子齿结构,结合有限元仿真与磁路模型分析电机内部磁场分布,研究定子结构对MSFMM电磁性能的影响。为了研究MSFMM,本文首先提出了两种不同定子结构的MSFMM的拓扑结构,研究了开关磁链原理,并分析了磁路结构与工作原理,建立了MSFMM的数学模型;其次通过建立MSFMM的2D有限元模型进行仿真,对比分析了两种不同定子结构MSFMM的电磁性能,包括磁链、反电动势、直交轴电感、转矩与效率;通过理论分析给出了MSFMM结构参数的设计原则,包括定子齿、转子极与永磁体尺寸,并结合有限元仿真,以提高永磁磁链与电磁转矩为目标对MSFMM定子结构进行优化;最后介绍了磁路法的基本原理,基于磁路法建立了MSFMM的磁路模型,推导出电磁参数的解析表达式,研究分析定子结构对MSFMM电磁性能的影响。研究结果表明提出的E型MSFMM可以提高电机的调磁性能与转矩性能,与C型MSFMM相比,调磁性能提高了11.8%,最大转矩提高了7.7%。
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