"谐波群"最优构建型磁场调制永磁电机研究

基本信息
批准号:51807081
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:项子旋
学科分类:
依托单位:江苏大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:左月飞,陈坤华,樊德阳,陈益强,蒋敏,陈文汝
关键词:
永磁电机磁场调制多端口聚磁式磁齿轮效应
结项摘要

Flux-modulated permanent magnet (FMPM) machines possess the advantages of large torque capability and self-growing speed operation, which have been one of the research hotspots in the motor fields. In such type of machines, the harmonics in airgap magnetic field are the core and key during the process of the electromagnetic energy conversion. Therefore, in this project, by adopting the dominant idea that the harmonic characteristics guide the machine design, a type of the FMPM machine with optimal “harmonic group” is proposed. And by introducing a dynamic/static hybrid modulation way, the distributions and amplitudes of the harmonic group can be designed and optimized purposely. Moreover, the proposed FMPM machine has the features of the high extent of integration, multi-port operation and flexible control because the utilization of the double airgap topology and the winding design of multi-source co-excitation. The purpose of this project is to deeply reveal the intrinsic relationships and regularity between the harmonics and harmonics, as well as harmonics and motor performances. The features of the excellent harmonic group will be systematically explored and researched, which include the effective realizing form and beneficial effects on motor performances. The general methods involving the multilevel optimization and multi-physical field coupling calculation will be established. Besides, the multimode driving characteristics of the proposed FMPM machine will be investigated at the complex operation conditions. The successful development of the project will contribute to providing the beneficial theoretical and experimental basis for exploring the high-effect driving motor in the modern electric vehicle.

磁场调制永磁电机拥有大转矩能力、自增速运行等优点,是近年来电机领域的研究热点之一。该类电机中,气隙磁场谐波是实现电磁能量转换的核心与关键。因此,本项目以“气隙磁场谐波特性反向引导电机设计”为主导思想,提出一种“谐波群”最优构建型磁场调制永磁电机;并且,通过引入磁场动态/静态混合调制的新型调制形式,来实现对“谐波群”谐波分布特性和幅值特性的导向性设计优化。此外,该电机采用了“双气隙”拓扑结构和“多源协同励磁”绕组设计,具有集成度高、多端口运行和控制灵活等优点。本项目旨在深刻地揭示气隙磁场谐波与谐波之间、谐波与电机性能之间内在的作用关系和变化规律;系统地探索和研究优质“谐波群”的有效实现形式及其给电机性能带来的有益效果;建立该电机的分层优化和多物理场耦合计算的一般方法;分析该电机在复杂工况下的多模式驱动运行特性。本项目的顺利开展,将为探索现代电动汽车的高效能驱动电机,提供有益的理论和实验依据。

项目摘要

磁场调制永磁电机拥有大转矩能力、自增速运行等优点,是近年来电机领域的研究热点之一。本项目立足于磁场调制电机本质,将该类电机的“气隙磁场谐波”视为是实现电机电磁能量转换的核心与关键。因此,本项目以“气隙磁场谐波特性反向引导电机设计”为主导思想,提出了具有“单气隙”与“双气隙”拓扑结构特点的磁场调制电机,并且从磁源、调制器、电枢绕组三要素的角度出发,系统探究了磁场动态/静态调制的有效设计途径。通过赋予“气隙谐波”设计变量与目标的双重角色,并且在充分考虑气隙谐波、结构参数与目标性能之间相互影响、相互制约的基础上,深入研究了电机多性能目标综合优化设计策略,旨在实现磁场调制电机在转矩密度、功率因数、效率等方面的综合性能最优。本项目研究揭示了气隙磁场谐波与谐波之间、谐波与电机性能之间内在的作用关系和变化规律;归纳出了优质“谐波群”设计的一般性方法;分析了复杂工况下电机的驱动运行特性。本项目的顺利开展,将为探索现代电动汽车的高效能驱动电机,提供有益的帮助。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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