基于有限元的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）的顯著缺陷是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過(guò)大，這成為該電機(jī)應(yīng)用和發(fā)展的主要羈絆。長(zhǎng)期以來(lái)，眾多專家學(xué)者致力于研究如何降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，其中以控制優(yōu)化居多。本文從電機(jī)本體優(yōu)化著手，在傳統(tǒng)SRM的基礎(chǔ)上，改進(jìn)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(lì)磁SRM結(jié)構(gòu)，以改善電機(jī)性能。
　　本文首先對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的基本方程和三種數(shù)學(xué)模型做了詳細(xì)分析，對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的形成原因做了深入探討。其次，運(yùn)用有限元軟件ANSOFT建立二維仿真模型

2、，分析了電機(jī)的靜態(tài)磁鏈、電感、磁共能、轉(zhuǎn)矩、氣隙磁密特性以及機(jī)械瞬態(tài)特性；探討了氣隙、定轉(zhuǎn)子軛厚、極弧對(duì)靜態(tài)特性與脈動(dòng)的影響，得出相應(yīng)規(guī)律；基于上述分析的基礎(chǔ)上，提出轉(zhuǎn)子軛開(kāi)小孔、定子極帶楔形角的改進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)，分析了小孔尺寸和楔形角大小對(duì)電機(jī)性能的影響，仿真對(duì)比了改進(jìn)前后電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)能有效減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。同時(shí)，為了增大電機(jī)平均轉(zhuǎn)矩，提出一種在定子極上嵌入永磁體的混合勵(lì)磁電機(jī)結(jié)構(gòu)；分析了加入永磁體后電機(jī)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(duì)它的影響，總結(jié)相應(yīng)規(guī)律；運(yùn)用有限元分析了永磁體寬度、厚度、位置對(duì)轉(zhuǎn)矩特性的影響及規(guī)律；與改進(jìn)SRM性能對(duì)比，驗(yàn)證電機(jī)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(xì)說(shuō)明了Maxwell2D中Optimization模塊及使用方法，運(yùn)用該模塊的遺傳算法優(yōu)化設(shè)計(jì)混合勵(lì)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(dòng)得到有效抑制，電機(jī)性能得到改善，為電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)