电动自行车用外转子开关磁阻电动机设计与仿真

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1、电动自行车用外转子开关磁阻电动机设计与仿真张靖娴,等中图分类号:TM352文献标志码:A文章编号:1001-6848(2008)06-0087-03电动自行车用外转子开关磁阻电动机设计与仿真张靖娴,王艳,殷天明(北京交通大学电气工程学院,北京100044)摘要:首先针对电动自行车的特殊要求及磁阻电机所采用的功率变换器分析了电机的设计要求,然后详细地介绍了电机的设计方法和设计过程,并给出了一种6/8极外转子开关磁阻电机结构参数。经过仿真验证,满足设计设转矩要求且绕组的电流密度较低。关键词:开关磁阻电动机;设计

2、;仿真;电动自行车Designof300WExteriorRotorSwitchedReluctanceMotorforElectricBicycleZHANGJing-xian,WANGYan,YINTian-ming(BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:Thepaperdesigns300WexteriorrotorswitchedreluctancemotorforElectricBicycle.Atfirs,tthepaper

3、analysestherequirementofexteriorrotorSRM,satisfyingthespecialfunctionofElectricBicycleandthepowerconverteradopted.Then,thepaperdescribesthemethodandprocessofdesignindetai.lAndtheconfigurableparametersofthe6/8exteriorrotorSRMaregiven.Thesimulationprovedthed

4、esignwassatisfiedwiththerequestoftorqueandhadlowercurrentdensity.KeyWords:Switchedreluctancemotor;Design;Simulation;Electricbicycle55Vt@1020@100引言n===200r/min60PDw60P@53现有的电动自行车驱动电机主要是永磁直流(2)额定功率:Pn=300W电机,普遍存在退磁和电刷磨损的问题。开关磁(3)额定电压:Un=42@111=4612V(绕组端阻电动机结

5、构简单坚固、成本低廉、起动转矩大、电压)低速性能好,可允许较高的温升,在宽广的调速(4)额定效率:G=85%和功率范围内都具有高效率,得到广泛应用。(5)绕组电流:为求解绕组电流,需要建立电机的线性模型。假设:a1忽略磁通边缘效应和磁1电机的设计要求路的非线性,且导磁率L=],因此绕组电感L是111电动自行车正常行驶对电机的要求转子位置的分段线性函数;SR电机的实际输出功率与电动自行车的行驶b1忽略所有功率损耗;阻力有关,与电机的额定功率大小无关。电动自c1功率管开关动作瞬时完成;行车的行驶阻力包括道路摩擦

6、阻力、上坡阻力、d1电机恒速运转。[1]风阻、车轮旋转阻力等。当电动自行车所获得驱可得绕组电流公式为:动力与行驶阻力相平衡时,可以正常行驶。可见,UH-Hon#(H-1[H[H1)电动自行车用电机的功率在设计时要保证其驱动8Lmin力与行驶阻力相平衡。UH-Hon#(H1[H[Hof)112电机设计8Lmin+K(H-H1)(1)额定转速:本文设计的自行车采用直接驱U2Hoff-Hon-Hi(H)#(Hoff[H[H2)8Lmin+K(H-H1)动轮方式,电机转速即为轮速。要求自行车车速U2Hoff-Hon

7、-H为Vt=20km/h,驱动轮外径为Dw=53cm,则电#(H2[H[H3)8Lmax机额定转速为:U2Hoff-Hon-H#(H3[H[2Hoff,-Hon[H4)收稿日期:2007-08-288Lmax-K(H-H1)#87#微电机2008年第41卷第6期上式表示电机结构参数确定后,当电源电压恒定、方向的自起动能力。定、转子极数必须满足:开通角Hon和关断角Hoff确定后,改变绕组电流即可LCM(Ns,Nr)=qNr实现调速。电动自行车用电机主要工作在低速范LCM(Ns,Nr)>Ns>Nr围,通常采用

8、固定Hon和Hoff,给定允许的电流上限符号LCM为取最小公倍数。之所以要求Ns>Nr,幅值Imax和下限幅值Imin来调节转速恒定,以达到这是由于Nr>Ns时会增加每相绕组的开关频率,所要求的输出转矩,即电流斩波控制方式。此时导致损耗增加。如果侧重于减小转矩波动,也可的电流波形近似为/平顶波0,所以在初定电机结以采用Nr>Ns的方案。本文设计的电动自行车用构参数时,可以用理想方波代替实际电流,它与300W外转子