新型雙極性定子表面貼裝式永磁電機(jī)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、基于傳統(tǒng)的磁通反向永磁電機(jī)（flux-reversal permanent magnet machine，簡(jiǎn)稱FRPM電機(jī)），本文提出了一種新型充磁方式的雙極性定子表面貼裝式永磁電機(jī)（bipolar stator surface-mountedpermanent magnet machine，以下簡(jiǎn)稱B-SSPM電機(jī)）。B-SSPM電機(jī)每個(gè)定子齒下表面貼裝有兩塊極性相反的永磁體，永磁體均為徑向充磁?？紤]到與之相鄰的另一個(gè)定子齒下的兩塊永

2、磁體充磁方向，存在兩種永磁體排布方式:若第一個(gè)定子齒下兩塊永磁體充磁方向?yàn)镹-S，與之相鄰的另一個(gè)定子齒下兩塊永磁體極性為S-N，即N-S-S-N，則稱之為采用充磁方式1;若與之相鄰的另一個(gè)定子齒下兩塊永磁體極性亦為N-S，即N-S-N-S，則稱之為采用充磁方式2。這兩種不同的永磁體排布方式會(huì)對(duì)B-SSPM電機(jī)的電磁性能產(chǎn)生極大的影響，因此，可以靈活選取不同的充磁方式，滿足不同的交流調(diào)速與伺服驅(qū)動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)合。作為一種雙凸極結(jié)構(gòu)的雙極性定子

3、表面貼裝式永磁電機(jī)，B-SSPM電機(jī)在定子上設(shè)置有對(duì)稱集中式電樞繞組和永磁體，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既無(wú)繞組也無(wú)永磁體，特別適合于高速運(yùn)行。通過(guò)特定的齒槽配合，采用不同的充磁方式可以獲得接近梯形波或者正弦波的空載感應(yīng)電勢(shì)，滿足無(wú)刷直流或無(wú)刷交流控制模式。同時(shí)該電機(jī)由于永磁體用量較少，有利于降低成本，具有較高的單位永磁體轉(zhuǎn)矩（功率）輸出能力。
　　本文以B-SSPM電機(jī)為研究對(duì)象，首先介紹了B-SSPM電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。然后，基于A

4、NSYS有限元分析軟件，對(duì)采用不同充磁方式的B-SSPM電機(jī)電磁性能完成了有限元計(jì)算。在此基礎(chǔ)之上，與相同尺寸參數(shù)的雙凸極永磁電機(jī)和單極性表面貼裝式永磁電機(jī)進(jìn)行了性能比較。緊接著，對(duì)兩種充磁方式的B-SSPM電機(jī)建立相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合仿真模型，完成了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)性能仿真，并對(duì)ANSYS得到的電磁特性進(jìn)行驗(yàn)證。最后，提出了B-SSPM樣機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并制作了兩臺(tái)樣機(jī)，完成了樣機(jī)的靜態(tài)特性測(cè)試。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容包括

5、以下幾個(gè)方面:
　　1.分析了不同齒槽配合對(duì)B-SSPM電機(jī)性能的影響，最終選擇了三相定子6槽/轉(zhuǎn)子8極的最佳齒槽配合。闡述不同充磁方式的B-SSPM電機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并建立了B-SSPM電機(jī)數(shù)學(xué)模型。
　　2.基于ANSYS，建立了參數(shù)化有限元分析模型，對(duì)采用不同充磁方式的三相6/8極B-SSPM電機(jī)靜態(tài)特性進(jìn)行計(jì)算，包括每相空載永磁磁鏈、空載感應(yīng)電勢(shì)、繞組自感、互感、定位力矩、電磁轉(zhuǎn)矩等，并與相同尺寸參數(shù)的雙凸極永

6、磁電機(jī)和單極性表面貼裝式電機(jī)在轉(zhuǎn)矩出力、弱磁能力、功率密度等方面進(jìn)行比較。
　　3.根據(jù)不同充磁方式的B-SSPM電機(jī)，選擇相應(yīng)的控制策略。對(duì)接近梯形波空載感應(yīng)電勢(shì)的電機(jī)，建立了兩相120°導(dǎo)通的聯(lián)合仿真模型。對(duì)接近正弦波空載感應(yīng)電勢(shì)的電機(jī)，建立了id=0的聯(lián)合仿真模型。將聯(lián)合仿真結(jié)果與ANSYS仿真結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了電機(jī)模型的正確性。
　　4.對(duì)采用兩種充磁方式的三相6/8極B-SSPM電機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化，具體分析了電機(jī)抗