基于有限元的永磁無刷直流電機設計與性能分析.pdf

1、就鐵路牽引動力的發(fā)展來說，經(jīng)歷了直流牽引電機、交流牽引電機、永磁電機的過程，永磁電機又包括永磁同步電機和無刷直流電機；交流傳動系統(tǒng)是現(xiàn)階段我國重點研究應用的方向，但其在國外已非常成熟；無刷電機既具有交流電機的結構緊湊的特點，又具直流電機優(yōu)越的調速性能和機械特性；為實現(xiàn)我國鐵路跨越式發(fā)展，本文對永磁無刷直流電機進行了探討。 永磁無刷直流電機由電動機本體、轉子位置傳感器和電子開關線路組成。本文首先介紹了其組成結構、工作原理、電樞繞組

2、的連接方式和電子換向、轉子位置傳感器及無刷直流電動機的正反轉實現(xiàn)。 永磁無刷直流電機的設計原則是提高無刷電機的能量密度、降低電機的自身重量。電機氣隙磁場的波形不是規(guī)則的梯形波，計算時要進行系數(shù)修正。推導了直槽、斜槽結構的反電勢和考慮IGBT通態(tài)電阻的電壓平衡方程。 根據(jù)麥克斯韋方程組和永磁無刷直流電機內的磁場情況，得出簡化的無刷電機內磁場的基本方程。引入輔助的位函數(shù)-矢量磁位A，使磁通和磁力線分布更方便地求出。對電機三維

3、空間模型進行簡化，使二維平面場中泊松方程變?yōu)闃肆啃问?，降低了計算量?本文結合永磁無刷直流電機的設計原則和有限元分析理論，通過MagneForce軟件設計出一款永磁無刷直流電機。確定了電機定子參數(shù)：外徑、內經(jīng)、槽數(shù)，電機轉子參數(shù)：外徑、內經(jīng)、極數(shù)，磁鋼厚度、磁鋼寬度和磁鋼材料，電機軸長以及氣隙寬度，定子繞組3相“Y”型，驅動電路參數(shù)，有限元參數(shù)設置。 最后，本文對電機的電樞反應、永磁體充磁方向對無刷直流電機磁場的影響、反