分數(shù)槽集中繞組變極記憶電機設計與分析.pdf

1、記憶電機是一種氣隙磁場可控的新型永磁電機，不僅保持傳統(tǒng)永磁電機高功率密度、高效率和結構簡單等優(yōu)點，而且其調磁方便靈活，且能實現(xiàn)永磁電機變極調速，在現(xiàn)代工業(yè)、交通與軍事等領域具有廣闊的應用前景。本文巧妙地將記憶電機、變極調速和分數(shù)槽集中繞組等概念結合起來，提出了分數(shù)槽集中繞組變極記憶電機(Fractional Slot Concentrated Winding Pole Changing Memory Machine，F(xiàn)SCW-PCMM)

2、，并深入研究其變極機理、運行原理、電磁設計方法、電磁特性分析和變極調速技術等，有望為工業(yè)界提供一種真正高效寬調速的永磁電機，因而本文研究工作具有重要的理論意義和工程應用價值。
　　本文在全面分析PCMM國內外研究現(xiàn)狀基礎上，研究此類電機的變極機理，并分析分數(shù)槽集中變極繞組連接方式、混合永磁PCMM齒槽轉矩，據(jù)此提出了不改變繞組連接方式（簡稱不變繞組）的FSCW-PCMM。設計了一臺9槽6/2極FSCW-PCMM樣機，以變極前后齒槽

3、轉矩最小為目標對其局部尺寸進行優(yōu)化，對優(yōu)化后的樣機進行電磁特性分析和損耗計算，并通過多物理場耦合的方法驗證其電磁設計合理性與可靠性。論文主要研究工作和取得成果如下:
　　(1)介紹課題的研究背景和意義，全面闡述和分析記憶電機、PCMM和FSCW國內外研究現(xiàn)狀。
　　(2)分析PCMM變極機理和運行原理，深入研究FSCW變極前后的連接方法，包括反接法、移相法和混合法。分析FSCW變極前后的繞組系數(shù)和磁動勢，為FSCW-PCMM

4、極槽配合選取提供依據(jù)，并推導混合永磁PCMM齒槽轉矩計算公式。
　　(3)根據(jù)變極比變化規(guī)律，提出轉子和定子永磁型FSCW-PCMM。給出不變繞組FSCW-PCMM極槽配合極槽約束方程，并對不同極槽配合與繞組連接方式可實現(xiàn)8/4變極的分數(shù)槽PCMM進行研究，分析其電磁特性。提出分數(shù)槽PCMM極相調制概念，進一步擴大其速度范圍。
　　(4)通過對比分析傳統(tǒng)永磁電機拓撲在變極前后的磁路特點，提出適合PCMM的電機拓撲結構。推導P

5、CMM尺寸方程，綜合運用磁路法和有限元法完成9槽6/2極FSCW-PCMM電磁設計，并組合Taguchi數(shù)組、響應曲面法和遺傳算法對變極前后的齒槽轉矩進行優(yōu)化，計算其電磁特性。
　　(5)計算分析9槽6/2極FSCW-PCMM的各種損耗，采用多物理場耦合方法計算分析變極前后的溫度、應力和變形分布，驗證其電磁設計設計合理性與可靠性。
　　(6)推導PCMM定子坐標系下和轉子坐標系下的數(shù)學模型，基于MATLAB/Simulink