基于有限元的永磁無刷直流電機(jī)設(shè)計與性能分析.pdf

1、就鐵路牽引動力的發(fā)展來說，經(jīng)歷了直流牽引電機(jī)、交流牽引電機(jī)、永磁電機(jī)的過程，永磁電機(jī)又包括永磁同步電機(jī)和無刷直流電機(jī)；交流傳動系統(tǒng)是現(xiàn)階段我國重點研究應(yīng)用的方向，但其在國外已非常成熟；無刷電機(jī)既具有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊的特點，又具直流電機(jī)優(yōu)越的調(diào)速性能和機(jī)械特性；為實現(xiàn)我國鐵路跨越式發(fā)展，本文對永磁無刷直流電機(jī)進(jìn)行了探討。 永磁無刷直流電機(jī)由電動機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子開關(guān)線路組成。本文首先介紹了其組成結(jié)構(gòu)、工作原理、電樞繞組

2、的連接方式和電子換向、轉(zhuǎn)子位置傳感器及無刷直流電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)。 永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計原則是提高無刷電機(jī)的能量密度、降低電機(jī)的自身重量。電機(jī)氣隙磁場的波形不是規(guī)則的梯形波，計算時要進(jìn)行系數(shù)修正。推導(dǎo)了直槽、斜槽結(jié)構(gòu)的反電勢和考慮IGBT通態(tài)電阻的電壓平衡方程。 根據(jù)麥克斯韋方程組和永磁無刷直流電機(jī)內(nèi)的磁場情況，得出簡化的無刷電機(jī)內(nèi)磁場的基本方程。引入輔助的位函數(shù)-矢量磁位A，使磁通和磁力線分布更方便地求出。對電機(jī)三維

3、空間模型進(jìn)行簡化，使二維平面場中泊松方程變?yōu)闃?biāo)量形式，降低了計算量。 本文結(jié)合永磁無刷直流電機(jī)的設(shè)計原則和有限元分析理論，通過MagneForce軟件設(shè)計出一款永磁無刷直流電機(jī)。確定了電機(jī)定子參數(shù)：外徑、內(nèi)經(jīng)、槽數(shù)，電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)：外徑、內(nèi)經(jīng)、極數(shù)，磁鋼厚度、磁鋼寬度和磁鋼材料，電機(jī)軸長以及氣隙寬度，定子繞組3相“Y”型，驅(qū)動電路參數(shù)，有限元參數(shù)設(shè)置。 最后，本文對電機(jī)的電樞反應(yīng)、永磁體充磁方向?qū)o刷直流電機(jī)磁場的影響、反