三相永磁開關(guān)磁鏈電機的研究.pdf

1、自開關(guān)磁阻電機誕生以來，基于開關(guān)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(shè)置在定子上，轉(zhuǎn)子上不設(shè)線圈或永磁體，轉(zhuǎn)子直接由沖片疊壓而成，因而結(jié)構(gòu)比較簡單，制造較容易，生產(chǎn)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(shù)條件，永磁雙凸極電機一直沒有得到實質(zhì)性的發(fā)展和推廣應(yīng)用。一直到近期，隨著現(xiàn)代功率電子技術(shù)、計算機輔助設(shè)計及微機控制技術(shù)的發(fā)展，永磁雙凸極電機的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制和功率驅(qū)動等技術(shù)

2、難題才得到有效解決。從而，永磁雙凸極電機的拓撲結(jié)構(gòu)、繞組方式、驅(qū)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(guān)注。 本文研究設(shè)計的兩種永磁體內(nèi)嵌于定子齒內(nèi)的三相永磁開關(guān)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(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子位置的變化，激磁磁通切換其路徑，使得定子繞組內(nèi)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(chǎn)生反電動勢。永磁開關(guān)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(qū)動方式驅(qū)動。值得指出的是，永磁開關(guān)磁鏈電機與定子軛部嵌入永磁體的開關(guān)磁鏈電機(通常稱永磁式開關(guān)磁阻電機或永磁雙凸極電機)存在本質(zhì)不同。 類似于傳統(tǒng)的永磁無刷電機的優(yōu)化設(shè)計，本文通過有限元

4、的方法計算永磁開關(guān)磁鏈電機的反電動勢、齒槽轉(zhuǎn)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(shè)計的依據(jù)。電機優(yōu)化設(shè)計過程中，以電機拓撲結(jié)構(gòu)中的一些幾何參數(shù)例如定轉(zhuǎn)子齒寬等作為優(yōu)化變量，進行有限元分析結(jié)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(shù)。 確定參數(shù)后的兩種結(jié)構(gòu)的永磁開關(guān)磁鏈電機——定子6齒轉(zhuǎn)子4齒(6/4)結(jié)構(gòu)和定子6齒轉(zhuǎn)子5齒(6/5)結(jié)構(gòu)，由于雙凸極結(jié)構(gòu)和永磁體存在的影響，存在一定的齒槽轉(zhuǎn)矩，在6/5結(jié)