【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的建模與仿真方法研究目 錄 摘 要………………………………………………………………………………………………3 Abstract…………………………………………………………………………………………….4第一章 緒論…………………………………………………………………………………....5 電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的發(fā)展……………………………………………………………….….5 飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展………………………………………………………………………..6 課題研究的目的和內(nèi)容……………………………………………………………………..6第二章 電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)…………………………………………………………………....7 電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………..7 電勵(lì)磁雙凸極發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型…………………………………………………………..7 發(fā)電運(yùn)行工作原理…………………………………………….................……………….....8第三章 電磁場有限元分析簡介……………………………………………………………...11 電磁場基本理論…………………………………………………………………………….11 麥克斯韋方程…………………………………………………………………………....11 一般形式的電磁場微分方程…………………………………………………………... 12 電磁場中常見的邊界條件………………………………………………………………13 電磁場求解的有限元法…………………………………………………………………….14 一維有限元法……………………………………………………………………………14 電磁場解后處理…………………………………………………………………………16第四章 電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)模型的建立……………………………………………………..17 建模工具的探討…………………………………………………………………………….17 電機(jī)模型的建立…………………………………………………………………………….17 定轉(zhuǎn)子模型……….……………………………………………………………………...17 繞組模型………………….……………………………………………………………...18 電機(jī)材料的分配…………………………………………………………………………19 勵(lì)磁電流方向和大小的判定……………………………………………………………19 相繞組電流方向和大小的判定…………………………………………………………20 給定邊界條件……………………………………………………………………………21 其它條件的設(shè)定…………………………………………………………………………22第五章 電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的靜態(tài)特性…………………………………………………………23 雙凸極電機(jī)的空載磁鏈與電勢…………………………………………………………….24 空載特性…………………………………………………………………………………….25 負(fù)載特性…………………………………………………………………………………….27第六章 總結(jié)與展望………………………………………………………………………………28致 謝………………………………………………………………………………………………29參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………..30附 錄………………………………………………………………………………………………31電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的建模與仿真方法研究摘 要電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)是一種較為新型的電機(jī)，本文研究的是12/8極電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，首先簡要介紹了電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和數(shù)學(xué)模型，并給出了電磁場有限元分析的理論依據(jù)，在此基礎(chǔ)上建立了Ansoft模型，利用二維電磁場有限元的方法分析了其靜態(tài)特性，得出了其空載和負(fù)載特性。本文在研究電機(jī)性能的同時(shí)，對Ansoft仿真軟件也進(jìn)行了比較詳細(xì)的探討，在沒有具體資料的情況下，對該軟件有了初步的認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞：電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，有限元，Ansoftmodeling and simulation of doubly salient machine with field excitationAbstractThis dissertation focuses on the basic theory of a novel 12/8pole doubly salient machine with field excitation, which is a new type recently. First, the configuration, the basic principles and the nonlinear modeling of this machine are analyzed. And the theory of electromagnetic field is given. Then, the static characteristics of the doubly salient machine with field excitation (DSEM) are carried out based on twodimensional (2D) finite element analysis (FEA).This text has carried on more detailed discussion to Ansoft artificial software while studying performance of the electrical machinery, understanding that this software is preliminary.Key words: doubly salient machine with field excitation, finite element analysis, Ansoft第一章 緒論在上世紀(jì)80年代，新的調(diào)速電機(jī)——開關(guān)磁阻電機(jī)正式得到國際社會(huì)的承認(rèn)[1]。開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡單，定、轉(zhuǎn)子都是凸極齒槽結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)子上無任何繞組，因此轉(zhuǎn)子上沒有銅耗，且轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，所以特別適合高速運(yùn)行，其定子上只有集中繞組，制造工藝簡單。因此，開關(guān)磁阻電機(jī)以其調(diào)速性能好，結(jié)構(gòu)簡單，效率高，制造成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了迅速的發(fā)展，并在許多場合得到應(yīng)用,但其發(fā)電運(yùn)行時(shí)需要配功率變換器使用。1992年，提出在開關(guān)磁阻電機(jī)定子上(或轉(zhuǎn)子上)增加一套簡單的勵(lì)磁裝置，如永磁體，并進(jìn)行了初步的理論和實(shí)驗(yàn)研究[2]。此后英國、法國和德國等國也相繼開展了此種電機(jī)及其控制系統(tǒng)的研制工作。改進(jìn)后的電機(jī)在結(jié)構(gòu)上與原開關(guān)磁阻電機(jī)類似，仍呈雙凸極結(jié)構(gòu)，故稱為永磁式雙凸極電機(jī)(DSPM)。由于附加了永磁磁場，永磁式雙凸極電機(jī)在電機(jī)磁路、運(yùn)行原理、力矩控制特性和系統(tǒng)控制規(guī)律等方面與開關(guān)磁阻電機(jī)相比較有較大的區(qū)別：在控制上，與無刷直流電機(jī)近似；在性能上，與直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相近。雙凸極電機(jī)由于全周期內(nèi)出力，力矩/電流比大。國外初步研究表明，在額定功率相同、外形尺寸基本一致的情況下，雙凸極電機(jī)的力矩/，，；力矩/，，感應(yīng)電機(jī)的10倍[3]。永磁式雙凸極電機(jī)的不足之處在于：(1)由于采用了永磁材料，電機(jī)高溫運(yùn)行能力降低，削弱了開關(guān)磁阻電機(jī)原有的高溫能力強(qiáng)的優(yōu)勢；(2)不能用作無刷起動(dòng)發(fā)電機(jī)(起動(dòng)發(fā)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，作為無刷直流電動(dòng)機(jī)工作，起動(dòng)結(jié)束后作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行)，因?yàn)閯?lì)磁磁場由永磁材料提供，發(fā)電時(shí)調(diào)壓困難，且沒有故障滅磁能力。1998年南京航空航天大學(xué)航空電源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在永磁式雙凸極電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型電勵(lì)磁雙凸極無刷直流電機(jī)，并申請了國家發(fā)明專利[4]。電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)是在雙凸極永磁電機(jī)基礎(chǔ)上，用電勵(lì)磁代替原電機(jī)的永磁結(jié)構(gòu)，這種新型電機(jī)可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作電動(dòng)機(jī)使用。電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)具有下列特點(diǎn)：(1)勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩大于磁阻轉(zhuǎn)矩，且與電樞電流和勵(lì)磁電流成正比，在電感上升與下降區(qū)分別通以正負(fù)電流時(shí)，電機(jī)均產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩；(2)不存在電刷和滑環(huán)；(3)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固，可高速運(yùn)行；(4)發(fā)電運(yùn)行不需位置傳感器和可控功率變換器，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，斷開勵(lì)磁電路滅磁，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)故障保護(hù)。電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)