新型轴向分段式外永磁转子爪极电机研究

发布日期：2017-07-03 来源：中国知网 作者：白海军 , 张凤阁 浏览次数：479

在对轴向分段式外永磁转子爪极电机的结构特点以及运行机理进行分析的基础上, 建立了其等效磁路模型和电路模型, 并编写了该种电机的电磁设计仿真程序, 对该种电机的运行情况进行深入研究;为了准确得到电机的各种参数, 对该种电机进行了三维电磁场分析, 运用有限元工具软件分析了它的磁通密度分布及空载反电动势的情况;并提出一种场路耦合仿真方法实现了对该种电机及其控制系统的整体运行情况的仿真;最后在理论研究的基础上提出了该特种电机的设计特点和设计方法, 并研制了一台12极实验样机;通过样机实验结果与理论分析的对比, 验证了理论工作的正确性和可行性, 为深入研究该种爪极电机奠定了基础。
轴向分段式外永磁转子爪极电机(以下简称ASCPM)是在传统电励磁爪极电机基础上发展起来的, 具有结构简单、制造成本低、无刷可靠和转矩密度高等突出优点。传统电励磁爪极电机作为汽车电能的来源, 由于其制造成本比同等功率的电机低而

且制造工艺简单、运行安全可靠, 尽管该种电机的漏磁通大、效率也不高, 但还是得到了汽车制造厂商的认可、大批量的生产和应用, 估计今后对该种电机的需求还会增加[ 1] 。然而汽车厂商更希望使用的电机具有效率更高、体积更小、重量轻且转矩密度高的特点。轴向分段式外永磁转子爪极电机具有转矩和功率密度高等优点, 因而受到广泛关注。这种新型电机的出现不仅充分发挥了汽车用电励磁爪极电机的优势, 而且还会有广阔的应用前景。ASCPM容易做成多极, 适合于在中频或较高频率下运行, 适合于作为调速电机应用于电气传动系统, 作为小型风力、水力发电机也具有很好的应用前景。对于ASCPM的研究, 悉尼工业大学对SMC爪极永磁电动机起步早, 在该种电机的理论和实际研究都很深入, 他们的研究主要侧重于对SMC软磁复合材料性能测试以及作为电机铁心所用材料的应用前景[ 2 -4] 。国内对它的研究处于初级阶段, 还没有研发机构深入研究该特殊结构电机。ASCPM的结构特点、分析方法、设计特点、设计原则、控制策略、应用领域等整体研究尚不成熟, 该种电机具有很高的研究与应用价值,深入研究它有着重要的现实意义。