永磁无刷直流电机设计与分析

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1、研究与设计EMCA2012，39(2)*飞轮储能系统用永磁无刷直流电机设计与分析112李保军，王志新，吴定国(1．上海交通大学电气工程系，上海200240;2．无锡清源电气科技有限公司，江苏无锡214174)摘要:采用Ansoft中基于磁路法的RMxprt模块对2kW/100Wh容量的飞轮储能试验系统中所用的高速永

2、磁无刷直流电机进行了具体设计，并在AnsoftMaxwell2D中运用有限元的方法分析了电机内电磁场的分布情况及电机的静态和动态特性，分析结果表明所采用的电机方案能够满足飞轮储能系统的要求，具有一定的可行性和实用性。与传统的设计方法相比，提高了效率和精度，具有很强的工程实用性。关键词:永磁无刷直流电机;电机设计;有限元分析中图分类号:TM302∶TM351文献标志码:A文章编号:1673-6540(2012)02-0004-05DesignandAnalysisofPermanentMagnetBrush

3、lessDCMotorforFlywheelEnergyStorageSystem112LIBaojun，WANGZhixin，WUDingguo(1．CollegeofElectricalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China;2．WuxiRenewableEnergyElectricalScientificandTechnologyCo．，Ltd．，Wuxi214174，China)Abstract:TheRMxprtmo

4、duleofAnsoftwasadoptedtodesignthepermanentbrushlessDCmotorforthe2kW/100Whflywheelenergystoragesystem，themagneticfielddistributionofthemotorwascalculatedthroughthemethodoffiniteelementanalysismethodinAnsoftMaxwell2D，thestaticanddynamiccharacteristicofthemo

5、torwasalsoan-alyzed．Theresultsshowedthatthedesignschemewhichisfeasibleandpracticalofthemotorcanmeetthedemandoftheflywheelenergystoragesystem．Comparedwiththetraditionaldesignmethod，efficiencyandaccuracyhasbeengreatlyimprovedanditalsohasastrongengineeringpr

6、acticability．Keywords:permanentmagnetbrushlessDCmotor(PMBLDCM);motordesign;finiteelementanalysis带动电动机旋转，电动机作发电机运行，将飞轮动0引言能转换成电能，飞轮的升速和降速实现了电能的储能装置在保证电力系统稳定运行中占有非存入和释放。飞轮储能系统的基本结构包括五个常重要的位置，传统的储能装置一般采用蓄电池组成部分:采用金属或者高强度玻璃纤维(或碳组，但是蓄电池充放电速度慢且充放电次数有限，纤维)复合材料做成

7、的飞轮本体，支承飞轮的磁同时废弃的蓄电池会对环境造成严重污染。飞轮悬浮轴承支承系统，电动/发电集成电机，电机控［2］储能技术充放电时间短、寿命长，且不会对环境造制与电力转换器，高真空及安全保护罩。图1成污染，能有效弥补蓄电池的不足，具有很强的竞为飞轮储能系统的典型结构，其中电机是其核心［1］争力。飞轮储能的基本原理如下:外界输入的部件。因为永磁无刷直流电机结构简单，维护方电能通过电动机带动飞轮旋转，将电能转化为飞便，没有励磁损耗，具有比较高的效率，与交流电轮的动能储存起来;当需要电能时，飞轮依靠惯性机复杂

8、的矢量控制相比，具有比较简单的控制方*基金项目:国家自然科学基金重点项(60934005);上海市教育发展基金项目(LM201135);江苏省六大人才高峰行动计划(2010－XNY－001)—4—2012，39(2)研究与设计EMCA法