低速永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的三維有限元分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在某些具有低速直接驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)所，要求電動(dòng)機(jī)能在很小的直徑(100mm左右)下輸出數(shù)百牛米的力矩，為了滿足這類需求，本文研究了電磁減速式低速軸向永磁同步電動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱低速永磁電動(dòng)機(jī)或Ls-A-Pmsm)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理，建立了三維磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)矩計(jì)算模型，并研究了轉(zhuǎn)矩的影響因素。主要工作及創(chuàng)新性成果如下：
　　 1.針對(duì)該電機(jī)的磁場(chǎng)軸向和徑向復(fù)雜分布的特點(diǎn)，建立了三維磁場(chǎng)有限元分析模型及相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算模型。將理論分析與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合，揭示

2、了其電磁轉(zhuǎn)矩與定轉(zhuǎn)子相對(duì)位置及轉(zhuǎn)矩角之間的基本關(guān)系。
　　 2.系統(tǒng)地研究了在進(jìn)行三維磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)人為選擇的計(jì)算參數(shù)(剖分單元形狀和軸向徑向密度、麥克斯韋應(yīng)力法計(jì)算路徑、等效的硅鋼片絕緣間隙等)對(duì)仿真計(jì)算準(zhǔn)確度的影響，提出了合理的取值范圍。
　　 3.研究分析了低速永磁電動(dòng)機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的影響。揭示了在考慮飽和、諧波、漏磁等多種因素影響的條件下電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙長(zhǎng)度、永磁體厚度及電樞電流等設(shè)計(jì)參數(shù)之間的基

3、本關(guān)系，為開(kāi)展低速小直徑大扭矩直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)研究提供了技術(shù)支持。
　　 4.將轉(zhuǎn)矩變化特性曲線作為起動(dòng)過(guò)程仿真計(jì)算的轉(zhuǎn)矩變化依據(jù)，采用這種稱之為簡(jiǎn)化的三維磁場(chǎng)有限元計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)對(duì)起動(dòng)過(guò)程的仿真分析。仿真和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，雖然該類電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩隨電流相位的變化正負(fù)波動(dòng)，但仍然具有很高的起動(dòng)能力。
　　 5.實(shí)測(cè)研究采用了兩種方法進(jìn)行測(cè)試：一種是在高處用實(shí)驗(yàn)電機(jī)通過(guò)定滑輪吊重物，雖不夠精確卻能快捷地直觀地判斷基本的起動(dòng)能力