對轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)永磁無刷直流電動機有限元分析及分數(shù)槽應用.pdf

1、本文所研究的課題來源于山西省自然科學基金項目“變頻器供電時永磁同步電動機轉(zhuǎn)矩脈動的減小及優(yōu)化設(shè)計”，研究內(nèi)容為針對艦船螺旋槳驅(qū)動用對轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)永磁無刷直流電動機(DR-PMBLDCM)進行計算和分析。
　　對轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)永磁無刷直流電動機在繼承傳統(tǒng)電機優(yōu)點的同時具備獨特優(yōu)勢，在水下推進器等對于平穩(wěn)性要求較高的領(lǐng)域具備廣闊應用前景。由于永磁無刷直流電機(PMBLDCM)的結(jié)構(gòu)與運行機理具有特殊性，這使得它在理論分析與工程設(shè)計計算上仍然存在著很

2、多問題與不完善的地方，目前關(guān)于DR-PMBLDCM的理論分析還十分欠缺。并且研究的DR-PMBLDCM樣機齒槽轉(zhuǎn)矩幅值偏大，十分有必要從電機結(jié)構(gòu)設(shè)計的層面上，以抑制齒槽轉(zhuǎn)矩為目的對其進行改進。因此，為精確有效地針對DR-PMBLDCM進行計算分析，本文完成了以下研究工作:
　　1.在有限元分析軟件Ansoft/Maxwell2D環(huán)境下建立DR-PMBLDCM模型，求解了DR-PMBLDCM的靜態(tài)特性與動態(tài)特性，對運算結(jié)果進行了分析

3、，針對電機動態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動做出了改進。
　　2.本文提出了氣隙徑向磁密函數(shù)法，并采用該方法使用Matlab/Simulink基本運算模塊與電力模塊，建立了DR-PMBLDCM的Simulink模型。最后將仿真結(jié)果與有限元計算結(jié)果進行了比對，該模型為以后的DR-PMBLDCM性能與控制策略研究奠定了基礎(chǔ)。
　　3.對DR-PMBLDCM應用了分數(shù)槽技術(shù)以減小樣機齒槽轉(zhuǎn)矩波動幅值。在考慮徑向不平衡磁拉力、槽極數(shù)組合可能性等諸多限制條

4、件下，制定了幾種適合樣機的分數(shù)槽方案。在Maxwell2D環(huán)境下分別進行了齒槽轉(zhuǎn)矩抑制效果的驗證，給出了適合樣機的最佳分數(shù)槽繞組方案。
　　4.對DR-PMBLDCM進行基于氣隙比磁導法與等效磁路法相結(jié)合的解析計算。以許-克變換法為基礎(chǔ)，結(jié)合樣機各部分等效磁路的求解工作得到了氣隙磁通密度的分布函數(shù)的解析結(jié)果。將解析計算結(jié)果與有限元法計算結(jié)果進行比對，證明了解析計算的正確性和可行性，并對兩者存在的差異做出了原因分析。
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