三相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)的研究.pdf

1、自開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)誕生以來(lái)，基于開(kāi)關(guān)磁阻原理的新型永磁雙凸極電機(jī)得到越來(lái)越多的研究。這些永磁雙凸極電機(jī)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(jiǎn)單，制造較容易，生產(chǎn)成浩本相對(duì)較低。但是，限于電機(jī)本身的一些特點(diǎn)和先前的技術(shù)條件，永磁雙凸極電機(jī)一直沒(méi)有得到實(shí)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，永磁雙凸極電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制和功率驅(qū)動(dòng)等技術(shù)

2、難題才得到有效解決。從而，永磁雙凸極電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、繞組方式、驅(qū)動(dòng)方式等一系列研究課題越來(lái)越受到廣大電機(jī)研究人員的關(guān)注。 本文研究設(shè)計(jì)的兩種永磁體內(nèi)嵌于定子齒內(nèi)的三相永磁開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)，都屬于新型的永磁雙凸極電機(jī)。二者基本原理相同，繼承了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性好、可靠性高的等優(yōu)點(diǎn)，并且也具有永磁電機(jī)效率高、轉(zhuǎn)矩密度大等特點(diǎn)；同時(shí)這種類型的電機(jī)還有效地消除了變磁阻電機(jī)控制復(fù)雜、噪音振動(dòng)大等缺點(diǎn)。這種電機(jī)的工作機(jī)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(jī)的集中繞組中產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。永磁開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)的電磁特性與傳統(tǒng)的永磁無(wú)刷電機(jī)非常相似，從而電機(jī)可以直接以永磁無(wú)刷直流或永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)。值得指出的是，永磁開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)與定子軛部嵌入永磁體的開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)(通常稱永磁式開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)或永磁雙凸極電機(jī))存在本質(zhì)不同。 類似于傳統(tǒng)的永磁無(wú)刷電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文通過(guò)有限元

4、的方法計(jì)算永磁開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)、齒槽轉(zhuǎn)矩、不對(duì)稱徑向力等電機(jī)靜態(tài)特性，并以此作為電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的依據(jù)。電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，以電機(jī)拓?fù)浣Y(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(jìn)行有限元分析結(jié)果的對(duì)比，最后通過(guò)綜合考慮各方面因素，確定電機(jī)各幾何參數(shù)。 確定參數(shù)后的兩種結(jié)構(gòu)的永磁開(kāi)關(guān)磁鏈電機(jī)——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)