【摘 要】
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储能技术随着分布式电源、新能源汽车以及新能源发电等诸多领域的发展,受到了世界范围内诸多学者的广泛研究。储能技术分为很多种,而飞轮储能技术因其效率高、具有较大的储能密度以及绿色环保等诸多优点而成了一个全球性的研究热点。无轴承开关磁阻电机（Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM）,具有摩擦小、可靠性高等优势,同时还具有转速高,可驱动高速负载的优点。所以BS
【基金项目】
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山东省自然科学基金（ZR2019MEE103）项目；
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储能技术随着分布式电源、新能源汽车以及新能源发电等诸多领域的发展,受到了世界范围内诸多学者的广泛研究。储能技术分为很多种,而飞轮储能技术因其效率高、具有较大的储能密度以及绿色环保等诸多优点而成了一个全球性的研究热点。无轴承开关磁阻电机（Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM）,具有摩擦小、可靠性高等优势,同时还具有转速高,可驱动高速负载的优点。所以BSRM在飞轮储能领域具有独特的优势,为飞轮储能向集成化、高可靠等方面发展开辟了新的途径。本文首先介绍了BSRM的国内外研究现状,总结了目前BSRM的主要研究内容,并对目前BSRM尚未完全解决的问题进行了论述,本论文在山东省自然科学基金（ZR2019MEE103）项目的资助下,针对传统BSRM具有非线性以及耦合较强的不足,研究了一种12/10极BSRM结构,此电机定子分为悬浮极和转矩极,电机定子上的转矩极绕组和悬浮极绕组各自独立供电控制。其中,永磁体的采用可以为电机转矩提供偏置磁通,降低了绕组的安匝数,同时也提高了运行效率。其次,本文详细分析了12/10极BSRM的拓扑结构和工作原理,推导出其悬浮力数学模型,在此基础上仔细研究了电机尺寸的基本计算公式。并采用控制变量的方法,分析研究了不同结构参数对电机性能的影响,对电机的结构参数进行优化,并确定了电机的最优参数。运用有限元仿真软件,对研究的12/10极BSRM的磁密、转矩、悬浮以及耦合特性等进行分析研究,并与12/14极BSRM进行对比分析,得出研究的12/10极BSRM在结构的设计上就实现了其悬浮力控制和转矩控制之间的独立运行,实现了控制上的自解耦。再次,详尽介绍了软磁复合材料（Soft Magnetic Composites,SMC）的基本特性,将其应用于12/10极BSRM结构中,并与常用的硅钢片材料的BSRM在损耗特性、电磁特性等方面进行对比分析,总结了SMC材料应用于BSRM中的独特优势与缺点。最后,积极探索了此12/10极BSRM的发电运行控制策略,研究了基于开通、关断角优化的发电机电压输出控制方法,实现发电机的输出电压调节。由于12/10极BSRM在转矩控制和悬浮控制上的独立性,其发电运行控制与常规SRM基本具有极大的相似性,由于此样机还在调试相关控制参数,在文章的最后选用常规的SRM进行相关发电实验,来验证发电控制策略的有效性。并探讨了未来BSRM在发电运行方面的发展趋势。
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