開關(guān)磁阻電機有限元分析及其特性仿真.pdf

1、開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)(SRD)是20世紀80年代出現(xiàn)的一種新型變速驅(qū)動系統(tǒng)。它是隨著微電子技術(shù)、控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。該系統(tǒng)主要由雙凸極式磁阻電機、功率變換器、位置傳感器和控制器四部分組成，結(jié)構(gòu)簡單堅固，可靠性強，調(diào)速范圍寬，在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高效率，且容易制造成密封結(jié)構(gòu)和防水、防塵、防爆等結(jié)構(gòu)形式，適用于環(huán)境惡劣的場合，且不需頻繁維護。其產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動車驅(qū)動系統(tǒng)、家用電器、航空工業(yè)等各

2、個領(lǐng)域，已成為當代電氣傳動的熱門課題之一。
　　 目前開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)的工業(yè)化生產(chǎn)還沒有形成規(guī)模，其主要原因在于其自身結(jié)構(gòu)所造成的轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲，運行時發(fā)熱嚴重等，另外由于位置傳感器的存在，不僅增加了系統(tǒng)成本和復(fù)雜程度，而且降低了SRD系統(tǒng)的可靠性。針對這些問題開關(guān)磁阻電機的研究主要集中在兩方面：一方面是電機本體的設(shè)計與優(yōu)化，分析開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)參數(shù)對電機性能產(chǎn)生的影響，建立精確合理的開關(guān)磁阻電機非線性模型，形成一套開關(guān)磁

3、阻電機設(shè)計的方法理論；另一方面是電機的控制，采取合適的控制策略，選用合理的功率變換電路和開關(guān)頻率設(shè)計方法，從而最終形成了一套完整的降低振動噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動的控制策略。
　　 本文主要分析了開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，總結(jié)了開關(guān)磁阻電機的運行原理和結(jié)構(gòu)特點，開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)運行特性，以及電機本體設(shè)計過程中一些參數(shù)的計算和選取，分析了這些參數(shù)的選擇對于開關(guān)磁阻電機運行性能的影響，研究了開關(guān)磁阻電機的線性模型、準線性模型、非線性

4、模型和開關(guān)磁阻電機的典型控制方式，從而為電機的分析做好了理論基礎(chǔ)。
　　 然后本文以電機電磁場分析軟件ANSOFT/MAXWELL和Rxmpt作為研究工具，對一臺開關(guān)磁阻電機樣機展開計算，運用二維有限元方法和三維有限元方法建立仿真模型，賦予材料屬性，設(shè)置邊界條件和激勵源，對樣機磁場進行計算仿真求解，得到樣機的磁場分布與特性曲線，為開關(guān)磁阻電機的設(shè)計分析提供了方法依據(jù)。
　　 最后，本人實地考察了開關(guān)磁阻電機各部件的加工生