【摘 要】
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线圈辅助磁阻型BLDCM作为一种新型的双凸极电机,通过在电机中部加入辅助线圈的方式替代永磁体,一方面避免了永磁体退磁的风险,另一方面,可以通过控制辅助线圈的电流控制其产生的磁场,进而辅助调节主磁场。同时具有一般磁阻电机的优点,即结构简单、制造成本低,运行时兼有可靠性高、调速范围宽、控制简单灵活等特点。由于线圈辅助磁阻型BLDCM是新型结构的双凸极电机,对于电机本体的电磁设计研究较少,本文以电机设计
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线圈辅助磁阻型BLDCM作为一种新型的双凸极电机,通过在电机中部加入辅助线圈的方式替代永磁体,一方面避免了永磁体退磁的风险,另一方面,可以通过控制辅助线圈的电流控制其产生的磁场,进而辅助调节主磁场。同时具有一般磁阻电机的优点,即结构简单、制造成本低,运行时兼有可靠性高、调速范围宽、控制简单灵活等特点。由于线圈辅助磁阻型BLDCM是新型结构的双凸极电机,对于电机本体的电磁设计研究较少,本文以电机设计普遍规律为基础结合电机的拓扑结构和磁路特点,进行电磁设计,然后再对电机磁路进行分析。由于线圈辅助磁阻型BLDCM磁路具有严重非线性的特点,且电机的磁路既包含轴向,也包含径向,采用有限元分析时只能采用三维仿真,因此仿真耗时长,工作量大,针对这一问题,本文结合电机磁路特点,用解析法搭建电机的非线性仿真模型,在求解电机稳态性能方面,非线性模型计算精度能够满足设计要求,且求解速度很快。最后,利用非线性模型结合遗传算法对电机的结构进行优化,其具体过程如下:首先,通过分析国内外的双凸极电机尤其是磁阻类电机研究现状,从电机的磁通路径及结构特点入手,分析线圈辅助磁阻型BLDCM的工作原理及与其它磁阻电机的不同点,推导电机数学模型。然后,借鉴国内外磁阻电机设计方法并结合本文电机的特殊结构,设计一台电机,运用三维有限元法对电机性能进行研究,分析所设计方案是否合理,并分别分析电机的静态性能和稳态性能,为更进一步的研究作准备。再次,利用解析方法对电机四个关键位置的磁化曲线进行计算,在磁化曲线的基础上推导电机出电机的Ψ(θ,i)数据表,再利用电机电压平衡方程与解析计算结果计算电机的稳态电流波形与转矩波形,并将解析计算结果与有限元计算结果相比较。最后,利用非线性模型结合遗传算法对电机的结构参数进行优化,利用三维有限元法对优化后的电机进行仿真,比较优化结果和有限元计算结果,验证优化计算的正确性。
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