三相永磁開關磁鏈電機的研究.pdf

1、自開關磁阻電機誕生以來，基于開關磁阻原理的新型永磁雙凸極電機得到越來越多的研究。這些永磁雙凸極電機的繞組和永磁體設置在定子上，轉子上不設線圈或永磁體，轉子直接由沖片疊壓而成，因而結構比較簡單，制造較容易，生產成浩本相對較低。但是，限于電機本身的一些特點和先前的技術條件，永磁雙凸極電機一直沒有得到實質性的發(fā)展和推廣應用。一直到近期，隨著現(xiàn)代功率電子技術、計算機輔助設計及微機控制技術的發(fā)展，永磁雙凸極電機的拓撲結構設計、控制和功率驅動等技術

2、難題才得到有效解決。從而，永磁雙凸極電機的拓撲結構、繞組方式、驅動方式等一系列研究課題越來越受到廣大電機研究人員的關注。 本文研究設計的兩種永磁體內嵌于定子齒內的三相永磁開關磁鏈電機，都屬于新型的永磁雙凸極電機。二者基本原理相同，繼承了開關磁阻電機結構簡單、魯棒性好、可靠性高的等優(yōu)點，并且也具有永磁電機效率高、轉矩密度大等特點；同時這種類型的電機還有效地消除了變磁阻電機控制復雜、噪音振動大等缺點。這種電機的工作機理為：激磁磁通始

3、終存在且方向不變，但是，隨著轉子位置的變化，激磁磁通切換其路徑，使得定子繞組內磁鏈的大小和方向也發(fā)生變化，從而在電機的集中繞組中產生反電動勢。永磁開關磁鏈電機的電磁特性與傳統(tǒng)的永磁無刷電機非常相似，從而電機可以直接以永磁無刷直流或永磁同步電機的驅動方式驅動。值得指出的是，永磁開關磁鏈電機與定子軛部嵌入永磁體的開關磁鏈電機(通常稱永磁式開關磁阻電機或永磁雙凸極電機)存在本質不同。 類似于傳統(tǒng)的永磁無刷電機的優(yōu)化設計，本文通過有限元

4、的方法計算永磁開關磁鏈電機的反電動勢、齒槽轉矩、不對稱徑向力等電機靜態(tài)特性，并以此作為電機優(yōu)化設計的依據。電機優(yōu)化設計過程中，以電機拓撲結構中的一些幾何參數例如定轉子齒寬等作為優(yōu)化變量，進行有限元分析結果的對比，最后通過綜合考慮各方面因素，確定電機各幾何參數。 確定參數后的兩種結構的永磁開關磁鏈電機——定子6齒轉子4齒(6/4)結構和定子6齒轉子5齒(6/5)結構，由于雙凸極結構和永磁體存在的影響，存在一定的齒槽轉矩，在6/5結