【摘 要】
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随着电力电子技术、微电子技术和计算机技术的进步以及高性能永磁材料的出现,电工学科近年来继开关磁阻以后又出现了一个全新的研究方向--双凸极永磁电机(DSPM),由于开关磁阻电
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随着电力电子技术、微电子技术和计算机技术的进步以及高性能永磁材料的出现,电工学科近年来继开关磁阻以后又出现了一个全新的研究方向--双凸极永磁电机(DSPM),由于开关磁阻电机具有一定的缺陷,即SR电机只有在绕组电感随转子位置角增大时给绕组通电才能够产生正转矩,因而,一个极距范围内可用来产生转矩的2个区域,只有其中一个得到利用,运行效率和材料利用率相对较低。与开关磁阻电机相同,DSPM电机需根据转子位置,控制定子绕组电流的通与断,而产生电动转矩,即在磁链增加时绕组通入正电流;在磁链减小时绕组通入负电流;电机在正负拍均产生正向转矩,这使得DSPM电机的单位体积出力比开关磁阻电机成倍增加,双凸极永磁电机的定、转子极均为凸极结构,电机内存在着显著的边缘效应和高度的局部饱和现象,可选用二维有限元法对其磁场分布进行分析计算。
本文在对比开关磁组电机的基础上分析了一种新型双凸极电机的系统组成、结构特点,本文采用的是12/8极的拓扑结构,并运用有限元法对双凸极电机的静态特性进行了分析。着重分析了不同电枢电流和不同永磁体厚度下电机的静态特性。计算出电机转矩脉动随电枢电流和永磁体厚度的变化趋势,得到了电机转矩脉动最小条件下的结构参数,对双凸极电机的设计具有一定指导意义。
利用分析得出的结果,设计了功率为1kW的样机,为了检验样机的各项性能,根据双凸极永磁电机的数学模型和控制原理,在Matlab/Simulink中设计了样机的仿真模型,同时对电机的电流和转速,电流进行了仿真,验证了该样机动态响应快等优点。
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