外定子磁极并列式混合励磁路灯车复合电机的优化设计

 

       外定子磁极并列式混合励磁路灯车复合电机的优化设计,  顺德路灯车出租, 顺德路灯车租赁, 顺德路灯车价格  磁通调制式复合电机的结构特点和工作原理已经进行过论述，提出了5种不同的复合电机结构，验证了其工作原理并对其动稳态性能进行分析，并未经过优化。

    电机各结构参数的优化, 配比方案的选择, 介绍磁通调制式复合电机能够正常工作必须满足的基本原理为ns=p1+p2，其中ns为调磁环中调磁铁块的个数，p1内定子电枢绕组极对数，p2为外定子上永磁体极对数。相应的磁传动比为：Gr=ns/p1。本电机中取内定子电枢绕组的极对数为3，则不同的调磁铁块数和永磁体极对数的配比方案会产生不同的磁传动比。外定子磁极并列式混合励磁复合电机在相同频率下空载运行，对不同磁传动比下电机内层气隙磁场中的三次谐波磁密幅值进行比较。由图可以看出，随着调磁块数的增多，三次谐波磁密幅值不断减小。下面主要从反电势波形分析导磁块数和永磁体极对数配比对气隙磁场的影响，由n=60f/p，E=4.44fNkΦ可以看出，不同配比方案在f相同情况下，空载反电势E和气隙磁通Φ成正比。取空载反电势A相波形的三个周期进行傅里叶分解，根据公式kv(%)=100⋯(k=1,2,3,4⋯)，求取各个周期的谐波畸变率，最后取三个周期谐波畸变率的平均值，不同导磁块数和永磁体极对数配比下，反电势波形畸变率。上表可以看出，（1）24/21和27/24两种配比关系的谐波畸变率要明显比其他配比的大，即反电势波形畸变严重。所以，在选择调磁块数和永磁体极对数配比时，不宜选择二者最小公倍数较小的配比。（2）配比22/19的反电势基波幅值最大，配比28/25的反电势基波幅值最小，即随着调磁块数和永磁体极对数的增多，调制到气隙中所需的极对数磁场幅值减小。

      电机气隙的选择, 电机的气隙对主磁导有着重要的影响，下面对外定子磁极并列式混合励磁复合电机的内外侧气隙对电机性能的影响进行分析。在对内外侧气隙分析时，当分析内侧气隙对性能的影响时，外侧气隙为0.6mm；当分析外侧气隙对性能的影响时，内侧气隙为0.6mm。电机的空载反电势和额定输出转矩与内外侧气隙的关系曲线，随着内外侧气隙从0.5mm~0.8mm不断增大，电机空载反电势和输出转矩的幅值都趋于减小；并且随外气隙变大二者减小的幅度相较于随内气隙变化二者减小的幅度更大，这是由于电机外转子气隙越大，外定子上的永磁体的漏磁会越明显。

     顺德路灯车出租, 顺德路灯车租赁, 顺德路灯车价格

     调磁环的优化,  在上一节中，通过对磁传动比的优化，确定了调磁块数和永磁体极对数的最佳配比方案，即调磁块数为22，永磁体极对数为19，接下来就对此配比方案进行更加深入的优化。本节对这22个调磁块的尺寸进行优化。首先，引入一个调磁块跨距的基本概念，一个调磁块所占的机械角度为θ1，一个调磁块和一个非导磁块为一组，其所占的机械角度为θ，将调磁块所占的比例K定义为：K1100%  保持整个调磁环中调磁块和非导磁物质的个数不变，加载有效值为10A的三相正弦电流源，根据调磁块跨距的定义，选取30%-70%五组方案进行比较，不同方案下的电机输出最大转矩值如图3-6所示。从图中可以看出，随着调磁块所占比例的逐渐增大，电机的输出转矩先增大后减小，在调磁块所占比例为40%的时候，输出转矩最大，最大值为59.5N·m。所以，最终选择调磁块所占比例为40%的方案。

     永磁体的优化, 由于调磁环和内外侧气隙参数已经确定，在此基础上对永磁体尺寸进行优化。永磁体的尺寸参数包括有永磁体的径向厚度、极弧系数、永磁体的材料的选取以及充磁方式，具体分析如下。外定子磁极并列式混合励磁复合电机采用了表贴内嵌式“C”型结构的永磁体排布，选取市面上最常用的钕铁硼N35永磁体材料，充磁方向为径向向内，利用有限元分析软件来比较采用不同永磁体径向厚度、极弧系数对电机输出转矩的影响，并综合考虑永磁体漏磁、电机的制造成本和实际加工情况，从而确定适当的永磁体形状和尺寸。在保持电机中所有其他参数不变的情况下，仅改变永磁体的径向厚度和极弧系数，可得到其输出转矩变化分别如图3-7所示。从图中可以看出，当永磁体径向厚度一定时，随着永磁体极弧系数从0.3~0.6变化，电机的额定输出转矩先增大后减小。在不同的极弧系数下，改变永磁体的径向厚度从3.8mm~7.8mm变化，变化规律不明显。最后，选取图中的最高点，即极弧系数为0.5，永磁体径向厚度为7.8mm。接下来从功率因数的角度来分析，永磁体径向厚度的变化对电机功率因数的影响。当电机稳态运行时，电机的电压方程为：，U为外加相电压有效值；0E为空载相反电势有效值；R为定子绕组相电阻；qI为定子交轴电流有效值；dI为定子直轴电流有效值；Xd为d轴同步电抗；Xq为q轴同步电抗。Xaq为交轴电枢反应电抗；Xσ为电枢漏抗。为了能够使电机在提供相同的转矩下，定子电流最小，所以对电机采用Id=0控制，使电流均加在交轴方向上.  若忽略电枢绕组的电阻，可得出功率因数，Λq为交轴磁导，Φm为每极磁通，因此功率因数满，从电机结构方面考虑，影响电机功率因数的因素主要有三个：（1）每极磁通的大小；（2）定子电枢绕组的匝数；（3）交轴磁导。在永磁体极弧系数一定的情况下，电机功率因数随永磁体厚度的变化情况。

     顺德路灯车出租, 顺德路灯车租赁, 顺德路灯车价格