论文部分内容阅读
磁悬浮陀螺飞轮(MSFW)用无刷直流电机(BLDCM)采用杯型定子代替传统定子铁心,消除了传统定子铁心在电机高速旋转时产生的涡流损耗和齿槽转矩脉动。现有磁悬浮陀螺飞轮用无定子铁心无刷直流电机采用单圈磁钢方案。通过定量分析可知其等效气隙磁密波形平顶宽度较窄,等效气隙磁密幅值较小,导致电机输出转矩较小,转矩精度较低。为克服上述缺点,本文提出一种无定子铁心双圈磁钢结构并对其进行了详细的实例设计。本文具体工作如下:(1)介绍无定子铁心无刷直流电机磁路设计原理,引入用于定量分析无定子铁心无刷直流电机气隙磁密分布特性的等效极弧系数和等效漏磁系数概念及具体计算方法。(2)运用等效漏磁系数和等效漏磁系数的概念对两种电机方案的气隙磁密分布特性进行定量分析,得到相同厚度的双圈磁钢结构较单圈磁钢结构获得的等效气隙磁密磁密波形平顶宽度更宽,气隙磁密幅值更大,由此引出本文的研究重点为无定子铁心双圈磁钢方案无刷直流电机。(3)在恒定磁场基本理论的基础上引出用于电机气隙磁场解析计算的等效面电流原理。并基于等效面电流原理建立单、双圈磁钢方案气隙磁密数学模型,得到影响气隙磁密分布的关键结构参数。(4)采用有限元法软件对比分析单、双圈磁钢方案的等效气隙磁密波形随磁钢结构的变化规律。进一步验证双圈磁钢方案较单圈磁钢方案具有更好的气隙磁密特性。(5)为进一步改善电机气隙磁密分布特性,本文在双圈磁钢方案的基础上又提出一种双圈非等厚磁钢方案,并对其进行了详细实例设计。设计结果表明,等效极弧系数和等效气隙磁密幅值由单圈的0.76和0.45T增大到0.847和0.463T增幅分别为11.5%和2.9%。改进后的双圈磁钢方案BLDCM可有效的实现对MSCSG转子的高速驱动和精确变速。