【摘 要】
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电机作为电动汽车驱动系统的核心,是影响电动汽车性能优劣的关键,因此受到国内外学者的广泛关注。磁阻电机由于转子无永磁体和励磁绕组,具有低成本、高强度、宽调速范围、高
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电机作为电动汽车驱动系统的核心,是影响电动汽车性能优劣的关键,因此受到国内外学者的广泛关注。磁阻电机由于转子无永磁体和励磁绕组,具有低成本、高强度、宽调速范围、高温无退磁风险等优点,已成为电动汽车领域研究的热点。目前,对于磁阻电机的研究多集中于新型结构设计与转矩性能优化两方面。本文基于磁场调制机理,从转子磁极和绕组结构角度,分析磁阻电机气隙磁场调制的过程。通过解析磁阻电机磁场调制产生的谐波阶次,研究得出有效工作波及其转矩贡献值,最终设计并研制了一台磁阻电机样机,为进一步研究磁阻电机磁场调制机理奠定了实验基础。本文的研究成果主要分为以下几方面:1.将传统的磁齿轮电机磁场调制分析过程与现今通用的气隙磁场调制理论“三要素”法相结合,阐述了磁阻电机的初始磁动势在凸极调制齿的调制作用下,经由电枢绕组滤波的调制过程;结合有限元计算,分析和验证了磁阻电机凸极定转子的气隙磁场调制机理。2.构建气隙-磁导模型,推导出定子磁动势在定子齿的一重调制和转子齿的二重调制下的气隙磁密表达式,分别得出气隙磁密在两个磁场下的谐波阶次和旋转速度,为研究磁阻电机的磁阻转矩奠定了理论基础。3.利用麦克斯韦张量法分析磁阻转矩产生机理,通过磁场叠加原理确定产生磁阻转矩的有效工作波,并计算了各阶有效工作波产生的转矩值。深入研究削弱或增强磁阻电机特定阶次气隙磁密幅值的方法,为研发转矩性能更优的磁阻电机提供借鉴。4.运用磁场调制理论分析不同绕组结构下磁阻电机的调制过程。选择五种典型的绕组连接方式,分析其各自的定子磁动势在相同凸极定转子调制下气隙磁密的表达式,基于麦克斯韦应力张量法,解析有效谐波阶次和转矩贡献值。5.基于理论分析,设计并制造了一台磁阻电机原理样机,并利用有限元完成原理样机的电磁性能验证,其结果与理论分析相吻合。
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