對(duì)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)有限元分析及分?jǐn)?shù)槽應(yīng)用.pdf

1、本文所研究的課題來(lái)源于山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“變頻器供電時(shí)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的減小及優(yōu)化設(shè)計(jì)”，研究?jī)?nèi)容為針對(duì)艦船螺旋槳驅(qū)動(dòng)用對(duì)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(DR-PMBLDCM)進(jìn)行計(jì)算和分析。
　　對(duì)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在繼承傳統(tǒng)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在水下推進(jìn)器等對(duì)于平穩(wěn)性要求較高的領(lǐng)域具備廣闊應(yīng)用前景。由于永磁無(wú)刷直流電機(jī)(PMBLDCM)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理具有特殊性，這使得它在理論分析與工程設(shè)計(jì)計(jì)算上仍然存在著很

2、多問(wèn)題與不完善的地方，目前關(guān)于DR-PMBLDCM的理論分析還十分欠缺。并且研究的DR-PMBLDCM樣機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩幅值偏大，十分有必要從電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的層面上，以抑制齒槽轉(zhuǎn)矩為目的對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。因此，為精確有效地針對(duì)DR-PMBLDCM進(jìn)行計(jì)算分析，本文完成了以下研究工作:
　　1.在有限元分析軟件Ansoft/Maxwell2D環(huán)境下建立DR-PMBLDCM模型，求解了DR-PMBLDCM的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性，對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了分析

3、，針對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)做出了改進(jìn)。
　　2.本文提出了氣隙徑向磁密函數(shù)法，并采用該方法使用Matlab/Simulink基本運(yùn)算模塊與電力模塊，建立了DR-PMBLDCM的Simulink模型。最后將仿真結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)，該模型為以后的DR-PMBLDCM性能與控制策略研究奠定了基礎(chǔ)。
　　3.對(duì)DR-PMBLDCM應(yīng)用了分?jǐn)?shù)槽技術(shù)以減小樣機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)幅值。在考慮徑向不平衡磁拉力、槽極數(shù)組合可能性等諸多限制條

4、件下，制定了幾種適合樣機(jī)的分?jǐn)?shù)槽方案。在Maxwell2D環(huán)境下分別進(jìn)行了齒槽轉(zhuǎn)矩抑制效果的驗(yàn)證，給出了適合樣機(jī)的最佳分?jǐn)?shù)槽繞組方案。
　　4.對(duì)DR-PMBLDCM進(jìn)行基于氣隙比磁導(dǎo)法與等效磁路法相結(jié)合的解析計(jì)算。以許-克變換法為基礎(chǔ)，結(jié)合樣機(jī)各部分等效磁路的求解工作得到了氣隙磁通密度的分布函數(shù)的解析結(jié)果。將解析計(jì)算結(jié)果與有限元法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，證明了解析計(jì)算的正確性和可行性，并對(duì)兩者存在的差異做出了原因分析。
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