不同结构永磁同步电机的磁场分析

论文摘要

本文以改善电机的气隙磁密波形、降低电机的制造成本为目的,围绕不同结构的永磁同步电机采用有限元法进行了气隙磁场的分析、计算研究。论文首先介绍了有限元方法应用于永磁电机磁场分析的研究现状,进而提出了本文的研究内容。对切向式和表面式类型,Halbach磁钢结构、磁极间加隔磁材料、Halbach磁钢和磁极间加隔磁材料相结合、磁钢不同厚度等结构的永磁同步电机,通过电磁场的分析计算,找出结构参数与漏磁系数以及气隙磁密波形的关系,并得到了减小轴部漏磁和谐波含量、改善气隙磁密、降低电机制造成本的措施。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外永磁电机与永磁材料的研究动态
• 1.3 永磁同步电机磁场分析的发展概况
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 永磁同步电机的结构特点和性能分析方法
• 2.1 永磁同步电机的总体结构
• 2.2 永磁同步电机转子磁路结构
• 2.3 永磁电机性能分析的方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 永磁体的等效数学模型及ANSYS在电磁场计算中的运用
• 3.1 有限元分析中永磁体的数学等效模型
• 3.1.1 直接离散化处理法
• 3.1.2 等效面电流法
• 3.1.3 直接处理法和等效面电流法统一性的证明
• 3.1.4 几种方法的应用
• 3.2 改进的边界等效面电流离散处理法
• 3.2.1 永磁体边界等效电流的离散化处理法
• 3.2.2 不同磁化方式下磁化强度和等效电流的计算
• 3.2.3 永磁励磁的内部交界条件的处理
• 3.3 永磁电机电磁场的有限元模型
• 3.4 电机磁场有限元分析软件ANSYS
• 3.4.1 ANSYS软件简介
• 3.4.2 ANSYS应用于永磁电机的分析过程
• 3.5 ANSYS和MATLAB程序对永磁电机计算结果的对比分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 不同结构永磁同步电机的磁场分析
• 4.1 切向式结构永磁电机的磁场分析
• 4.1.1 切向式结构永磁电机模型
• 4.1.2 切向式结构永磁电机空载气隙磁场和轴部的漏磁分析
• 4.1.3 不同隔磁措施的永磁同步电机轴部漏磁的比较
• 4.2 Halbach磁钢和极间隔磁结构永磁电机的气隙磁场分析
• 4.2.1 不同极数和充磁角度的Halbach永磁电机气隙磁密的对比分析
• 4.2.2 磁极间加隔磁材料永磁电机的气隙磁密分析
• 4.2.3 Halbach和极间加隔磁相结合结构的永磁电机气隙磁密分析
• 4.2.4 三种结构永磁电机空载感应电势的计算分析
• 4.3 磁钢不同厚度的表面式永磁电机的气隙磁场分析
• 4.3.1 计算分析模型
• 4.3.2 每极每块磁钢不同厚度的气隙磁密分析
• 4.4 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况