分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁力矩電機(jī)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)由于轉(zhuǎn)矩密度高、弱磁性能好、齒槽轉(zhuǎn)矩小和效率高等優(yōu)點(diǎn)成為國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)并被廣泛的用于航空航天、電動(dòng)汽車、艦船推進(jìn)等諸多領(lǐng)域。本文以機(jī)載雷達(dá)伺服系統(tǒng)中所使用的分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁力矩電機(jī)為研究對(duì)象，由于其應(yīng)用場(chǎng)合的特殊性對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)提出以下要求：首先，由于機(jī)載設(shè)備安裝空間和重量的限制，要求電機(jī)具有較高的轉(zhuǎn)矩密度；另一方面，為保證雷達(dá)伺服系統(tǒng)在各種狀況下能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的精確跟蹤，就要求對(duì)電機(jī)本身引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)加以抑制。<

2、br>　　本文針對(duì)分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合與設(shè)計(jì)要求，主要做了以下幾方面研究。與整數(shù)槽分布式繞組電機(jī)相比，分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)的最大特點(diǎn)之一是其繞組磁場(chǎng)除含有主磁場(chǎng)以及奇數(shù)次諧波磁場(chǎng)之外，還存在分?jǐn)?shù)次諧波磁場(chǎng)，氣隙磁場(chǎng)空間分布和變化規(guī)律十分復(fù)雜。本文通過解析法推導(dǎo)出了繞組磁場(chǎng)空間分布解析表達(dá)式，并由此計(jì)算出分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)繞組磁場(chǎng)諧波頻譜，分析了主磁場(chǎng)、奇數(shù)次和分?jǐn)?shù)次諧波磁場(chǎng)對(duì)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的影響?；谠摲椒ㄓ?jì)算了不同繞組形式下氣隙磁

3、場(chǎng)諧波頻譜以及電感組成，得出了電機(jī)電感值與繞組形式的變化規(guī)律，對(duì)不同極槽組合下電機(jī)的弱磁調(diào)速性能進(jìn)行了對(duì)比。力矩電機(jī)本身所引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)使伺服系統(tǒng)定位精度下降，因此必須對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)加以抑制。通過解析建模分別對(duì)紋波轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩兩類轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析，研究結(jié)果表明通過優(yōu)化電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)、極槽數(shù)、極弧系數(shù)，能夠有效削弱電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。由于電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、重量、效率、溫升等各諸多限制條件以及各電機(jī)參數(shù)之間復(fù)雜的耦合關(guān)系，電機(jī)的參數(shù)

4、設(shè)計(jì)是電機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。本文通過磁路法特點(diǎn)建立了分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)的解析模型，通過該模型詳細(xì)地分析了電機(jī)極對(duì)數(shù)、長(zhǎng)徑比、齒寬系數(shù)和裂比變化對(duì)轉(zhuǎn)矩、重量和損耗等方面的影響，并由此總結(jié)了相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)的選取范圍。為了驗(yàn)證本文所提出分析結(jié)論和設(shè)計(jì)方法的正確和有效性，設(shè)計(jì)并加工了一臺(tái)45槽38極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁力矩電機(jī)，樣機(jī)額定轉(zhuǎn)速為50rpm，輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá)40N·m，電磁部分重量約為8.1kg。基于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的測(cè)功機(jī)平臺(tái)和伺服電