真空泵用横向磁通开关磁阻电动机设计与分析

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真空泵用电机工作在真空环境中,转子不易散热的问题,需要严格控制真空泵用电机的温升,来提高系统运行的稳定性。开关磁阻电机转子无绕组,转子损耗较小,电机整体温升较低,对于提升真空泵用驱动电机的性能具有重要意义。在传统开关磁阻电机的基础上,本文设计了一款真空泵用横向磁通开关磁阻电机,由于定子绕组空间较大,有利于电机散热,又进一步减少了定子的损耗,横向磁通开关磁阻电机的整体温升得到了进一步的降低。首先,对真空泵用横向磁通开关磁阻电机的工作原理进行解释说明,并对电机各部分的结构和材料进行选择,以横向磁通开关磁阻电机的基本方程和非线性磁链模型为理论基础,给出横向磁通开关磁阻电机的设计方案。然后,采用有限元法对横向磁通开关磁阻电机不同位置的三维磁场进行分析,观察电机磁场分布和变化规律。在电流斩波控制下分析电机以额定状态运行时的性能,验证设计方案的合理性,为了减小电机的转矩脉动,使用遗传算法对电机的部分尺寸参数进行了优化设计。最后,为了验证横向磁通开关磁阻电机作为真空泵用驱动电机的可行性,对同功率等级的真空泵用异步电机、径向开关磁阻电机和横向磁通开关磁阻电机进行了温度场、轴承的热应力和热形变的对比分析。结果表明,横向磁通开关磁阻电机的温升、轴承的热应力和热形变都最小,证明了横向磁通开关磁阻电机作为真空泵用驱动电机的可行性。
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