六相磁通切換型永磁電機(jī)的分析與設(shè)計(jì).pdf

1、與傳統(tǒng)的三相電機(jī)系統(tǒng)相比，多相電機(jī)系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、可靠性高和更適合于大功率傳動(dòng)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛地應(yīng)用于大功率、高可靠性要求的航空、航天、艦船和電動(dòng)汽車等場(chǎng)合。磁通切換型永磁電機(jī)（Flux-Switching Permanent Magnet電機(jī)，簡(jiǎn)稱FSPM電機(jī)）是一種新型結(jié)構(gòu)的定子永磁型無(wú)刷電機(jī)，不僅具有效率高、功率密度高等傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)諸多優(yōu)點(diǎn)，而且更兼具轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適合高速運(yùn)行、冷卻方便等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁型電

2、機(jī)的諸多缺點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。本文選擇六相FSPM電機(jī)為研究對(duì)象，首先在分析該三相電機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理基礎(chǔ)之上，提出了兩種不同六相FSPM電機(jī)的齒槽配合方式，并進(jìn)行了性能比較;進(jìn)而，研究了六相FSPM電機(jī)的通用設(shè)計(jì)方法和尺寸優(yōu)化;然后，基于二維有限元法分析了六相FSPM電機(jī)的靜態(tài)電磁特性;考慮到容錯(cuò)運(yùn)行，提出了六相FSPM電機(jī)發(fā)生單相和兩相開(kāi)路故障時(shí)的容錯(cuò)控制策略;最后，設(shè)計(jì)了兩臺(tái)不同齒槽配合的六相FSPM電機(jī)，并已加工完成一臺(tái)六

3、相24/22極結(jié)構(gòu)電機(jī)樣機(jī)，并對(duì)該樣機(jī)完成了基本靜態(tài)特性的測(cè)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案。本文所得結(jié)果為該電機(jī)的進(jìn)一步深入研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容包括如下幾個(gè)方面:
　　1.在三相FSPM電機(jī)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了兩種不同齒槽配合的六相FSPM電機(jī)結(jié)構(gòu)。其中六相24/20極FSPM電機(jī)繞組分布為六相對(duì)稱繞組，而六相24/22極電機(jī)的繞組分布為雙Y移30°繞組。然后，分析了六相FSPM電機(jī)的工作原理。

4、r>　　2.建立了六相FSPM電機(jī)的通用功率尺寸方程，并以此方程根據(jù)電機(jī)的性能指標(biāo)直接得到了電機(jī)體積。在此基礎(chǔ)上，以六相24/20極FSPM電機(jī)為算例，演示了電機(jī)初始設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程。為了便于比較六相24/20極和24/22極FSPM電機(jī)性能，兩臺(tái)電機(jī)的定子外徑和鐵心軸長(zhǎng)保持相同。然后，研究了電機(jī)定轉(zhuǎn)子主要尺寸變化對(duì)電機(jī)性能的影響，其中主要對(duì)轉(zhuǎn)子齒寬和裂比這兩個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　3.基于ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言，對(duì)六相2

5、4/20極和24/22極FSPM電機(jī)做了二維有限元分析，完成了靜態(tài)特性的準(zhǔn)確計(jì)算，主要包括氣隙徑向磁密、永磁磁鏈、空載反電動(dòng)勢(shì)、繞組自感和互感、定位力矩和電磁轉(zhuǎn)矩等靜態(tài)特性。最后，利用時(shí)步有限元法分析了六相FSPM電機(jī)的鐵耗。
　　4.研究了六相FSPM電機(jī)單相開(kāi)路故障和兩相開(kāi)路故障的容錯(cuò)控制。為了使電機(jī)發(fā)生故障后的電磁轉(zhuǎn)矩與正常運(yùn)行時(shí)保持不變，提出了容錯(cuò)電流優(yōu)化控制策略。
　　5.設(shè)計(jì)了兩臺(tái)不同齒槽配合的六相FSPM電機(jī)，