開關(guān)磁阻電機(jī)有限元分析及其特性仿真.pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(SRD)是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的一種新型變速驅(qū)動(dòng)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(jì)算機(jī)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(jī)、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(jiān)固，可靠性強(qiáng)，調(diào)速范圍寬，在整個(gè)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(hù)。其產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、家用電器、航空工業(yè)等各

2、個(gè)領(lǐng)域，已成為當(dāng)代電氣傳動(dòng)的熱門課題之一。
　　 目前開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)和噪聲，運(yùn)行時(shí)發(fā)熱嚴(yán)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(duì)這些問題開關(guān)磁阻電機(jī)的研究主要集中在兩方面：一方面是電機(jī)本體的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，分析開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電機(jī)性能產(chǎn)生的影響，建立精確合理的開關(guān)磁阻電機(jī)非線性模型，形成一套開關(guān)磁

3、阻電機(jī)設(shè)計(jì)的方法理論；另一方面是電機(jī)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(jì)方法，從而最終形成了一套完整的降低振動(dòng)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制策略。
　　 本文主要分析了開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，總結(jié)了開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行特性，以及電機(jī)本體設(shè)計(jì)過程中一些參數(shù)的計(jì)算和選取，分析了這些參數(shù)的選擇對(duì)于開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行性能的影響，研究了開關(guān)磁阻電機(jī)的線性模型、準(zhǔn)線性模型、非線性

4、模型和開關(guān)磁阻電機(jī)的典型控制方式，從而為電機(jī)的分析做好了理論基礎(chǔ)。
　　 然后本文以電機(jī)電磁場分析軟件ANSOFT/MAXWELL和Rxmpt作為研究工具，對(duì)一臺(tái)開關(guān)磁阻電機(jī)樣機(jī)展開計(jì)算，運(yùn)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(lì)源，對(duì)樣機(jī)磁場進(jìn)行計(jì)算仿真求解，得到樣機(jī)的磁場分布與特性曲線，為開關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)分析提供了方法依據(jù)。
　　 最后，本人實(shí)地考察了開關(guān)磁阻電機(jī)各部件的加工生