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开关磁阻电机的三维有限元分析及性能研究


研 究 与 应 用  化 动 及 表,0 ,7 ) 8 7 工自 化 仪 2 0 3( : ~1 1 66   Co r la   nsr nto  nd I tume t n Ch mi a  n sr  n si   e c lI du ty 开 关 磁 阻 电 机 的 三 维 有 限元 分 析 及 性 能 研 究  付 光 杰  甄 东芳  邢建 华  , , (. 1

东北石油大学 电气信息工程学院 , 江 大庆 13 1 ;. 黑龙 6 38 2 中国石油集 团 渤海石油装备制造有 限公 司, 天津 3 0 5 ) 0 4 7  摘要 : 磁 场计算和调速控 制是开关磁 阻电机 的研 究热点 , 本文采 用三 维有 限元分析 法对开关磁 阻电机 的电  磁场进行研 究。在三 维分析 中, 考虑 了端部 效应 对电机 电磁 场分布的影响。采用整体建模 的方法 , 并在施加 载荷  时引入跑道线 圈这一概念 。结果表 明: 三维有 限元分析 能更好地反 映电机 实际的磁 场分布 , 出电机静 态曲线 , 得   为 电机的控制研 究奠定 了基础 。将有限元分析所得磁化 曲线及 电感、 转矩数据 用于改进 的开关磁 阻电机 调速 系   统的模型 中, 来验 证 电机 的动 静 态性 能 。   关键词 : 开关磁 阻电机 ;   三维有限元 ; 跑道线 圈; 化曲线  磁 中 图 分 类 号 : M13 T 5 文 献标 识码 :   文 章 编 号 : 0 03 3 (O O 0 -0 80  T 5 ;M3 2 A 10  92 2 L )60 6 -4 1 引  言    3 三维 有 限 元分 析  开关磁阻 电机因其结构简单 、 成本低 、 效率高在  近几十年得到 了较大发展。但其 双凸极结构导致 电  在开关磁 阻电机的磁场 计算 中, 维有 限元分  二 析技术 已经发展成熟 并得 到广泛 应用 , 整体 建立  但 磁关系非常复杂 , 电机 的设计 研究 带来 了一 定 的  给 困难 。在开关磁阻 电机 的研究 中, 电磁 场计算 占有  十分重要的地位 , 它是整个 电机设 计 和性 能分 析 的  基础。开关磁 阻电机 的电磁场分析需要得到不 同转  三维 电机模型对开关磁阻 电机 电磁场进行全场域的  分析受到计算机硬件 等一些 条件 的限制 , 研究得 较  少 。本文利 用有限元分 析软件 A S S 采 用整体建  NY , 模的方法对 电机电磁场 进行 有限元 分析 , 三维有 限  子位 置下 的磁 化 曲线 , 应采用 有效 的求解方 法——  有限元分析 法…。本文将对开关磁阻 电机进行三维  有限元分析 , 出静态特性 曲线 , 得 用于电机的调 速性  能研 究 。   元数 值分析 的计算 可以准确描述 开关磁 阻电机 的端  部磁场效应 , 使磁 场的计 算更 为精确。   样机结 构尺 寸采用表 1的参数 , 根据这 些数据  建立 的开关磁 阻电机三维有 限元模 型如 图 1 所示 。   2 开关磁 阻电机的结构参数  开关磁 阻电机结 构简单 , 定转子 极都是 由普通  硅钢片叠压而成 。定子 上有集 中绕 组 , 转子 既无绕  组也无永磁体 。开关磁 阻电机可 以设计许多种不 同  相数 的结构  。低于三相 的电机没有 自起 动能力 ,   相数较多又会增加成本 。最常用 的开关磁阻 电机有  三相 6 4极 和 四相 86极 两种  。本文 采 用

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