基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机

本书在传统永磁同步电机弱磁原理分析和永磁同步电机靠前外研究现状的基础上，提出了一种新型基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电机，阐述了基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电机的数学模型和弱磁机理、基于变磁阻调节机理的永磁同步电机转子永磁体受力分析计算、基于变磁阻调节机理的永磁同步电机气隙磁场调节特性和电机参数对弱磁调速范围的影响分析等内容，为解决永磁同步电机弱磁调速困难提供了一条新途径，并为其它新型永磁电机系统分析设计提供了理论基础。

前言
第1章绪论
1.1永磁同步电动机弱磁研究的目的和意义
1.2永磁同步电动机的弱磁原理分析
1.2.1几种典型结构永磁同步电动机的转子特点
1.2.2弱磁概念的提出
1.2.3永磁同步电动机弱磁控制的方法
1.2.4制约永磁同步电动机弱磁调速范围的主要因素
1.3永磁同步电动机弱磁技术的国内外研究现状
1.3.1从电动机本体设计角度分析永磁同步电动机的弱磁研究现状
1.3.2从电动机控制角度分析永磁同步电动机的弱磁控制研究现状
1.4本书的主要研究内容
第2章基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机结构及弱磁机理
2.1基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机结构
2.1.1电动机定子结构
2.1.2电动机转子结构
2.2基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机的d—q轴数学模型
2.3基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机磁路模型
2.3.1永磁体等效模型
2.3.2外磁路等效模型
2.3.3基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机空载等效磁路图
2.4基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机的弱碰机理分析
2.4.1基于磁路法的弱磁机理分析
2.4.2基于相量图的弱磁机理分析
2.5本章小结
第3章基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机转子主永磁体受力分析
3.1作用在主永磁体上的外力分析
3.2作用在主永磁体上的离心力与摩擦力分析
3.2.1离心力分析
3.2.2摩擦力分析
3.3作用在主永磁体上的磁场力分析
3.3.1磁场力定性分析
3.3.2磁场力定量计算
3.4主永磁体发生故障时磁场力分析
3.5本章小结
第4章基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机的气隙磁场调节特性
4.1主永磁体运动特点
4.2空载气隙磁通密度分析
4.2.1空载气隙磁通密度跟随主副永磁体之间的距离s的变化规律
4.2.2电动机空载气隙磁通密度在增速和降速过程中的差异
4.3空载反电动势分析
4.3.1反电动势系数与速度的关系
4.3.2主永磁体向上运动过程中反电动势与速度的关系
4.3.3主永磁体向下运动过程中反电动势与速度的关系
4.3.4空载反电动势仿真分析
4.3.5空载反电动势实验测试
4.4基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机的弱磁效果与性能研究
4.4.1弱磁过程中电动机磁场的仿真分析
4.4.2弱磁过程中电动机的性能测试
4.5本章小结
第5章基于变磁阻调节机理的永磁同步电动机参数及其对弱磁范围的影响分析
5.1漏磁系数分析
5.1.1电磁参数计算模型
5.1.2漏磁系数的计算方法与影响因素分析
5.1.3基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机极间漏磁系数计算
5.2电感参数分析
5.2.1影响直交轴电感因素
5.2.2基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机直交轴电感计算
5.3电动机参数变化对弱磁能力的影响
5.3.1定子匝数对永磁同步电动机最高转速的影响
5.3.2永磁体厚度对弱磁扩速范围的影响
5.3.3非磁性体形状对弱磁扩速范围的影响
5.4本章小结
研究总结和展望
参考文献

前言永磁同步电动机具有高功率体积比、高效率和良好的控制特性等优点，近年来在多个领域获得了广泛的研究和应用。然而，永磁同步电动机采用永磁体励磁，电动机加工完成后励磁磁场难以调节，导致恒功率运行范围小，限制了其应用，因此必须进行弱磁控制。深入进行具有宽广弱磁调速范围的永磁同步电动机本体结构设计与弱磁控制方法的研究，一直是国内外学者在永磁同步电动机驱动系统领域研究的热点问题之一。    基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机在电动机本体结构上，能够实现自适应无源弱磁。电动机转速越高，励磁回路的磁阻越大，从而气隙磁通越小。    基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机具有弱磁控制方法简单、转速调节容易、宽调速范围和高效率等优点，为永磁同步电动机驱动系统调速性能的提高提供了一种新的行之有效的方案。在电动车辆驱动系统、电主轴系统和变速发电等领域具有良好的应用前景。    全书共分为5章，由李春艳著并负责全书的统稿。第1章根据永磁同步电动机转子结构的特点，从原理上解释了永磁同步电动机弱磁困难的原因。从电动机本体结构和控制方法上介绍了永磁同步电动机弱磁技术国内外的研究现状。第2章从基于变磁阻礅场调节机理的永磁同步电动机特殊的转子结构入手，建立了磁路模型，推导了影响弱磁范围的主要参量，阐述了基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机的弱磁机理。第3章探讨了作用在永磁体槽中可移动的主永磁体上的磁场力的变化规律，由作用在主永磁体上的力决定其在槽中的位置来影响励磁回路的磁阻，构建了主永磁体受力分析模型，分析了主永磁体在槽中位置、非磁性体、主永磁体尺寸和气隙长度等参数对磁场力产生的影响。第4章主要研究了主永磁体在槽中的运动规律和气隙磁场调节特性，分析了空载反电动势和主永磁体运动之间的关系以及在增速与降速两个过程中的差异，并进行了样机的空载反电动势测试，仿真分析和实验测试了基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机的弱磁效果和工作特性。第5章分析了基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机的参数及其对弱磁范围的影响。漏磁系数与直交轴电感的变化规律，可为基于变磁阻磁场调节机理的永磁同步电动机的设计提供理论依据，在电动机参数分析的基础上研究了电动机参数变化对弱磁性能的影响，最后陈述了研究工作总结和未来工作的展望。    本书得到国家自然科学青年基金（项目编号：51307045，宽弱磁调速范围的永磁同步电机及其控制方法研究）和黑龙江省自然科学青年基金（项目编号：    QC2014C059，项目名称：自适应无源弱磁永磁同步电机研究）资助出版。    在本书撰写过程中，得到了哈尔滨工业大学程树康教授和寇宝泉教授的支持和指导，并参阅了书末所列的参考文献。在此，一并谨致诚挚的谢意。    本书既可供从事永磁电动机相关研究和应用的科研人员和工程技术人员使用，也可以作为高等学校相关专业研究生的学习参考书。    由于作者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者提出宝贵意见，以便于本书的修订和完善。    作  者