线圈辅助励磁无刷直流电机优化设计

发布时间：2020-04-02 02:47

【摘要】：线圈辅助励磁无刷直流电机(Coil-Assisted Excitation Brushless DC Motor CAE-BLDCM)作为一种新型的磁阻电机,用辅助励磁线圈替代永磁材料,因此具有结构简单、制造成本低、运行可靠性高、调速范围宽、可控参数多的特点,已被应用于航空发电机、电动汽车驱动、矿山机械、伺服系统等领域。但对于CAE-BLDCM输出转矩脉动大,振动噪声突出问题的研究主要集中于控制策略改进和优化方面,对电机本体设计和优化的研究相对较少。本文以电机新型拓扑结构为研究对象,对本体进行设计和优化。具体工作如下:(1)通过分析国内外的电励磁双凸极电机研究现状,从电机的磁通路径及结构特点入手,分析CAE-BLDCM的工作原理及与其它电励磁双凸极电机的不同点,推导电机电动/发电数学模型。(2)通过类比国内外双凸极电机设计方法并结合本文电机特殊结构,设计一台电机,并运用有限元法对电机静态特性进行研究,分析所设计方案的合理性;紧接着根据电磁转矩特性、磁共能的变化规律,对电机电枢绕组和励磁辅助绕组的匹配问题进行研究;分析不同励磁情况时电机输出性能,确定两类绕组电流比例。(3)针对CAE-BLDCM定转子极数组合方案、磁场分布的特殊性。分析不同极弧范围矩角特性变化规律,不同铁心长度时气隙磁密、绕组电流、输出功率变化情况,不同气隙下电机的转矩特性,确定电机结构参数灵敏度;在此基础上,为进一步提升电机转矩密度对电机进行优化设计,并分析所得结果,验证所设计电机的可行性。
【图文】：

1 章 绪论机及控制方法，使其具有功率密度高，效率高，电机的磁通密度，通常采取两种方式：其一是通是采用方形或椭圆形定子结构。但改变定子结构使输出转矩降低。因此文献[17]提出一种外转子机功率密度、转矩密度、效率较高、可控参数、转子结构形状。但永磁体一旦充磁完成，其磁电机运行时，电压调节与故障时灭磁困难；电动气隙磁场不易调节和控制，因此使用范围有限。

第 2 章 CAE-BLDCM 基本理论M 拓扑结构M 的三维结构如图 2.1 所示，激磁线圈放置于转轴中央定转子均为双凸极结构，，其中定子极数设置为 9 个，转子极数设置为 6 个，结构与开关磁阻电机转子相似简单坚固，能在恶劣环境中持续可靠运行。M 的电枢绕组为三相集中绕组，缠绕在定子极上提供式和通电方向如图 2.2 所示，以 A 相为例，左侧的三方向串联为一相。B、C 两相绕组的绕线方式与 A 相完时两侧定子极中产生励磁磁场方向在气隙处相反，磁及气隙构成闭合磁通路径。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM33

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本文编号：2611338