基于有限元的開關(guān)磁阻電機優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、開關(guān)磁阻電機（SRM）的顯著缺陷是轉(zhuǎn)矩脈動過大，這成為該電機應用和發(fā)展的主要羈絆。長期以來，眾多專家學者致力于研究如何降低轉(zhuǎn)矩脈動，其中以控制優(yōu)化居多。本文從電機本體優(yōu)化著手，在傳統(tǒng)SRM的基礎(chǔ)上，改進定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)并與高性能永磁材料相結(jié)合，形成一種新型混合勵磁SRM結(jié)構(gòu)，以改善電機性能。
　　本文首先對開關(guān)磁阻電機的基本方程和三種數(shù)學模型做了詳細分析，對轉(zhuǎn)矩脈動的形成原因做了深入探討。其次，運用有限元軟件ANSOFT建立二維仿真模型

2、，分析了電機的靜態(tài)磁鏈、電感、磁共能、轉(zhuǎn)矩、氣隙磁密特性以及機械瞬態(tài)特性；探討了氣隙、定轉(zhuǎn)子軛厚、極弧對靜態(tài)特性與脈動的影響，得出相應規(guī)律；基于上述分析的基礎(chǔ)上，提出轉(zhuǎn)子軛開小孔、定子極帶楔形角的改進電機結(jié)構(gòu)，分析了小孔尺寸和楔形角大小對電機性能的影響，仿真對比了改進前后電機的轉(zhuǎn)矩特性，驗證了該結(jié)構(gòu)能有效減小轉(zhuǎn)矩脈動。同時，為了增大電機平均轉(zhuǎn)矩，提出一種在定子極上嵌入永磁體的混合勵磁電機結(jié)構(gòu)；分析了加入永磁體后電機工作原理不同之處；基于

3、磁路法，分析了永磁磁阻轉(zhuǎn)矩特性及永磁體、繞組電流、結(jié)構(gòu)參數(shù)對它的影響，總結(jié)相應規(guī)律；運用有限元分析了永磁體寬度、厚度、位置對轉(zhuǎn)矩特性的影響及規(guī)律；與改進SRM性能對比，驗證電機平均轉(zhuǎn)矩得到提高。最后，介紹了遺傳算法的基本原理和操作；詳細說明了Maxwell2D中Optimization模塊及使用方法，運用該模塊的遺傳算法優(yōu)化設(shè)計混合勵磁SRM，最終得到了近似最優(yōu)解，分析優(yōu)化結(jié)果表明：轉(zhuǎn)矩脈動得到有效抑制，電機性能得到改善，為電機優(yōu)化設(shè)計