軸向磁通盤式永磁直流無刷電機的設計及控制.pdf

1、本文對用于磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)的軸向磁通盤式永磁直流無刷電機進行了研究，提出設計、分析及控制的方法。所設計并制作的電機具有類似傳統(tǒng)的永磁直流無刷電機優(yōu)良的運行特性。它不僅滿足了飛輪儲能系統(tǒng)特殊的機械安裝要求，有效利用了機殼空間，而且四象限運行要求，使飛輪電池儲能系統(tǒng)兼具電動/發(fā)電的功能。另外，與傳統(tǒng)永磁直流無刷電機相比，軸向磁通盤式永磁直流無刷電機具有高額定轉矩、低轉動貫量的特點；在高速運行時永久磁鐵抗離心力的能力強。本文主要從兩方面入手

2、完成電機設計、分析工作。第一，從軸向磁通盤式永磁直流無刷電機的五個基本機械參數入手設計電機的結構尺寸，這種方法保證電機在滿足機械安裝要求的同時，能夠盡量減少漏磁通、增大功率密度和效率；第二，盤式永磁直流無刷電機具有特有的三維結構，如果按照傳統(tǒng)方法將其簡單地化為兩維結構進行分析，勢必造成較大的誤差，根據這個特點，本文的主導思想就是利用三維的方法對電機的各項參數和性能進行分析計算。利用電磁場理論推導出軸向磁通盤式永磁直流無刷電機氣隙磁場的解

3、析表達式，并根據解析表達式計算并繪制出氣隙磁場的三維分布圖。基于傳統(tǒng)電機理論，從基本電磁關系入手，推導出電機在六脈沖方波及正弦波運行下的數學模型，根據模型對電機進行了動態(tài)和穩(wěn)態(tài)仿真。利用三維有限元法對電機的空載氣隙磁場和負載氣隙磁場進行的分析、計算和對比，結果證明了在進行軸向磁通盤式永磁直流無刷電機氣隙磁場和運行特性分析時不計電樞反應的合理性。同樣利用三維有限元分析法，計算出了電機的電感矩陣、反電勢、每極磁通等，為電機的仿真提供了必要的