无刷直流电机设计与性能的研究

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1、万方数据中图分类号：TM381密级：公开UDC：621.3单位代码：10460无刷直流电机的设计与性能研究BrushlessDCMotorDesignandPerformanceResearch申请人姓名张涛学位类别工学硕士控制理论与控制专业名称研究方向电气传动系统与控制工程导师上官璇峰职称教授提交日期2012.4答辩日期2012.6河南理工大学万方数据万方数据河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注

2、和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可

3、以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日万方数据致谢在论文即将完成之际，也是研究生生活即将结束之时，谨以把自己我最诚挚的谢意送给我的导师上官璇峰教授。上官老师以渊博的专业知识，对我在专业学习方面循循善诱，并细心指导我在电机设计方面应该注意的各个细节问题；老师以严谨的治学态度，严以律己，严格执教的工作作风和平易近人的人格魅力，对我以后的工作或者学习都将产生深远的影响。再次感谢导师上官老师对我们的付出与辛苦

4、。在论文撰写的过程中，遇到过一些困惑和不解，多亏了实验室的同学曹凯，李鹏飞，孟凡胜，朱珂，张赞，袁星，张营辉以及师弟张凯，师妹杨影丽，郭丽娜等的帮助和支持，向所有关心和帮助过我的同学和朋友们，表示感谢!再次深深感谢父母对我学习上的关心和支持！最后，向在百忙之中抽出时间审阅论文的各位专家们，致以崇高敬意和感谢！万方数据摘要无刷直流电机采用稀土永磁材料励磁的电机，具有高速度、高效率、寿命长、运行可靠、调速范围宽等优良特性，因此在航空航天、家电、电子仪器、采矿等许多设备上得到广泛应用。由于我国对无刷直

5、流电动机的研发开始较晚，自主研发的无刷直流电机与国际上先进水平还有一定差距，相关理论还需要进一步的研究。文中对无刷直流电机与其它几种普通电机分别作了全面分析比较，提出了无刷直流电机所具有的一些优点。在此基础上，详细分析了无刷直流电机的基本结构、工作原理和绕组方式，从而选择了所设计样机的相数、位置检测器的方式及绕组形式。文中根据额定参数要求，设计一台功率为46W的样机。首先，采用解析法确定了电机的主要尺寸，设计了永磁体的形状及尺寸。使用等效磁路的方法，计算了永磁体的工作点，并初步计算了电机的性能，

6、所计算的性能参数结果达到了预期要求。其次，分别使用软件AnsoftMaxwell中的解析分析模块RMxprt和有限元分析软件Magnet，从两种不同角度分析研究了电机内的磁场，并利用有限元分析软件Magnet研究了永磁体分别在径向充磁和平行充磁时，对电机内气隙磁密的影响。在电机空载和负载两种工作状态下，分别仿真了电机的相电流、相电压、电磁转矩和速度波形，并对其进行了分析研究，分析研究得到所设计的样机性能达到了设计要求。之后，使用解析法和电磁场有限元分析法相结合的电机优化设计软件MotorSolv

7、e，对所设计的样机进行了简单优化。最后，分析研究了霍尔位置传感器位置的偏移，对电机性能的影响。关键词:无刷直流电机；电机设计；有限元分析；性能研究I万方数据II万方数据AbstractRare-earthpermanentmagnetmaterialswithhigh-performanceareusedtoBrushlessDCMotor(BLDCM),andthiskindofmotorhassomeadvantages,suchashigh-speed,highefficiency,lon

8、gservicelife,reliableoperationandwidespeedrangeandotherexcellentfeatures,soitiswidelyusedintheaerospace,homeappliances,electronicequipment,miningandchemicalindustry.Becauseourcountry’sBLDCMisresearchedandproducedlateandthereisstillagapwiththeinternat