（电机与电器专业论文）128极双凸极永磁电机的分析与优化设计

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1、中文摘要双凸极永磁电动机(DoublySalientPermanentMagnet)是随着功率电子学和微电子学的飞速发展在90年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统。与传统电机相比具有结构简单、控制灵活、动态响应快、调速性能好、转矩／电流比大，可实现各种特殊要求的转矩／转速特性，功率因数接近于1，效率高等优点12j。根据永磁体所放位置的不同，双凸极永磁电机可分为永磁体放在转子上的永磁电机和永磁体放在定子上的永磁电机两种12J。永磁体放在转子上的DSPM电机，当转子直径较大或高速运转时，转子表面的离心力已接近甚至超过永磁材料的抗拉强度，将使永磁体受到损坏。所以本文研

2、究的是性能更为稳定的定子安装永磁体的DSPM电机。双凸极永磁电机是在开关磁阻电机的基础上发展而来，自出现以来，受到了人们日益广泛的重视。在对比开关磁阻电机的基础上详细介绍了双凸极永磁电机的系统组成、结构特点，阐述了双凸极永磁电机的工作原理。并运用有限元方法对双凸极永磁电机的电机电磁场、静态特性进行了分析，从提高功率密度和减小电机转矩脉动的角度出发，提出了一种新的12／8极双凸极永磁电机，着重从结构上研究了气隙厚度和永磁体用量等对电动机特性的影响，计算出了电机转矩脉动随气隙厚度和永磁体用量的变化趋势，得到了电机转矩脉动最小条件下的结构参数，从而优化了双凸极永磁电机的设计。利用F

3、EM对该结构的电机进行了磁场仿真分析及计算，结合理论分析和磁场仿真，设计出了功率为1000W的样机。为了检验所设计样机的各项性能，根据双凸极永磁电机的数学模型和该类电机的控制原理，在Matlab／Simulink中设计了样机的仿真模型，对电机的电压、电流、转矩等进行了仿真计算，结果验证了该样机动态响应快、调速性能好、转矩／电流比大等优点。关键词：12／8极双凸极永磁电机；转矩脉动；优化设计；样机仿真ABSTRACTDoublysalientpermanentmagnet(DSPM)motorisintroducedin1990sasanovelcontrollableACsp

4、eedregulatingsystem．ThisDSPMmotoressentiallyadoptsthesamestructureaSaSRmotorbutwithpermanentmagnetsplacedinthestatororrotor．Thiskindofmachineofferstheadvantagesofhigherpowerdensity,higherefficiency,andwiderspeedrangecomparedtotheothermotors．Whentherotordiameterbiggerorrunningathighspeed，PMl

5、ocatedinthestatorofthemotorwillexceeditsintensityduetothecentrifugalforceexteriorofthemotorrotor,destroythePM．SothestatorlocatedPMmotorisstudiedinthispaper．Thebasictheoryandevolutionaredescribed．OnthebaseofcomparingwithSRmotor,thestructureandrunningprincipleofDSPMmotorareintroduced．Duetothe

6、highnonlinearitiesoftheDSPMmotor，thenewmethodFEMisusedtoanalysethemagneticfielddistribution，PMfluxlinkage，backEMF,inductance，torqueripple，andetc．Toenhancethepowerdensityanddecreasetorquetriple，ThestructureofthemotorisstudiedaSaemphasisinthispaper．Thesizeofpermanent—magnetandthicknessofairga

7、parethetwomostimmediateandobviousfactors，whichinfluencethetorqueripple．Thesetwoaspectsareanalyzedparticularlybyusingthefiniteelementmethod(FEM)inthispaper．PointouttherelationshipbetweentorquerippleandPMwidthandairgapthickness．Andgivesomeconstructiveresul