軸向磁通盤(pán)式永磁直流無(wú)刷電機(jī)的設(shè)計(jì)及控制.pdf

1、本文對(duì)用于磁懸浮飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的軸向磁通盤(pán)式永磁直流無(wú)刷電機(jī)進(jìn)行了研究，提出設(shè)計(jì)、分析及控制的方法。所設(shè)計(jì)并制作的電機(jī)具有類(lèi)似傳統(tǒng)的永磁直流無(wú)刷電機(jī)優(yōu)良的運(yùn)行特性。它不僅滿(mǎn)足了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)特殊的機(jī)械安裝要求，有效利用了機(jī)殼空間，而且四象限運(yùn)行要求，使飛輪電池儲(chǔ)能系統(tǒng)兼具電動(dòng)/發(fā)電的功能。另外，與傳統(tǒng)永磁直流無(wú)刷電機(jī)相比，軸向磁通盤(pán)式永磁直流無(wú)刷電機(jī)具有高額定轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)動(dòng)貫量的特點(diǎn)；在高速運(yùn)行時(shí)永久磁鐵抗離心力的能力強(qiáng)。本文主要從兩方面入手

2、完成電機(jī)設(shè)計(jì)、分析工作。第一，從軸向磁通盤(pán)式永磁直流無(wú)刷電機(jī)的五個(gè)基本機(jī)械參數(shù)入手設(shè)計(jì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，這種方法保證電機(jī)在滿(mǎn)足機(jī)械安裝要求的同時(shí)，能夠盡量減少漏磁通、增大功率密度和效率；第二，盤(pán)式永磁直流無(wú)刷電機(jī)具有特有的三維結(jié)構(gòu)，如果按照傳統(tǒng)方法將其簡(jiǎn)單地化為兩維結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，勢(shì)必造成較大的誤差，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，本文的主導(dǎo)思想就是利用三維的方法對(duì)電機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)和性能進(jìn)行分析計(jì)算。利用電磁場(chǎng)理論推導(dǎo)出軸向磁通盤(pán)式永磁直流無(wú)刷電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的解

3、析表達(dá)式，并根據(jù)解析表達(dá)式計(jì)算并繪制出氣隙磁場(chǎng)的三維分布圖?；趥鹘y(tǒng)電機(jī)理論，從基本電磁關(guān)系入手，推導(dǎo)出電機(jī)在六脈沖方波及正弦波運(yùn)行下的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)模型對(duì)電機(jī)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)仿真。利用三維有限元法對(duì)電機(jī)的空載氣隙磁場(chǎng)和負(fù)載氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行的分析、計(jì)算和對(duì)比，結(jié)果證明了在進(jìn)行軸向磁通盤(pán)式永磁直流無(wú)刷電機(jī)氣隙磁場(chǎng)和運(yùn)行特性分析時(shí)不計(jì)電樞反應(yīng)的合理性。同樣利用三維有限元分析法，計(jì)算出了電機(jī)的電感矩陣、反電勢(shì)、每極磁通等，為電機(jī)的仿真提供了必要的