新型双凸极记忆电机的研究

题名:新型双凸极记忆电机的研究
作者:龚宇
学位授予单位:上海大学
关键词:记忆电机;;磁滞模型;;双凸极;;换位设计;;有限元时步法;;永磁电机
摘要:

 记忆电机利用写极式电机通过充磁绕组在线写极的特点,采用高剩磁,低矫顽力的铝镍钴永磁体,通过巧妙的电机转子结构设计,在由直轴电流脉冲改变磁化状态的同时又能避免交轴电流对永磁体的影响,从而实现了真正意义上的永磁电机磁通可调。但是目前对记忆电机的研究无论是电机结构设计还是磁场数值计算Magnetic lifter,均处于初始研究阶段。本论文正是在这一背景下对记忆电机进行了深入拓展研究,提出了三个主要创新点:设计了一种新型拓扑结构的定子永磁型记忆电机——双凸极记忆电机;把考虑磁滞效应的数学模型耦合到有限元时步法中进行记忆电机的数值计算;提出了换位设计方法从根本上解决了双凸极记忆电机及混合励磁双凸极永磁电机各相磁路不对称的问题。围绕这三个创新点,本文进行了一系列卓有成效的工作,主要内容概括如下:

 第一、提出了一种新型定子永磁型电机——双凸极记忆电机。把记忆电机的设计思想应用到传统混合励磁双凸极永磁电机中,既可以通过直流脉冲灵活改变磁钢磁化状态,又保留了定子永磁型电机的一些优点。

 第二、记忆电机原型机采用的磁路法在分析最大去磁磁动势时误差较大,为了准确计算记忆电机的磁场,同时简化数值实现难度,提出了考虑铝镍钴永磁体磁滞效应的平行四边形磁滞模型,并与考虑中点电位的场路耦合有限元时步法相结合,编制了程序,准确地计算了记忆电机达到不同磁化状态时所需的调磁磁动势、空载感应电势及瞬态起动特性。

 第三、为了验证所提出的平行四边形磁滞模型的准确性,采用基于函数转换的Preisach磁滞模型与有限元时步法相结合对记忆电机进行了验算,计算与实验结果都验证了所提平行四边形磁滞模型的有效性。

 第四、在传统结构双凸极记忆电机的设计基础上,提出了一种三相绕组双凸极记忆电机新的换位设计方法,从电机本体设计出发,根本解决了双凸极记忆电机(也包括双凸极永磁电机)各相磁路不对称的问题,设计分析了一台定转子齿数比为24/28的双凸极记忆电机。

 第五、目前记忆电机的实验研究主要是有关空载感应电势波形的研究,由于采用电枢绕组充电,在线控制难度较大,因此充去磁也在静态情况下进行。本文所提的双凸极记忆电机降低了在线控制难度,分别为常规结http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter构的30/24和换位设计的24/28两台双凸极记忆电机构建了驱动控制线路,对两台样机进行了瞬态充去磁实验、自然特性实验、以及几个应用实验的研究,

 最后,记忆电机作为一种全新的磁通可控永磁电机,在永磁电机的发展史上具有非常重要的地位,目前有关其研究进展较为缓慢,本文取得的各项成果为今后记忆电机的拓展设计、数值分析及实验调试提供了有力的参考。
学位年度:2010