基于FEM的SRM分析及优化设计研究

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开关磁阻电机(SRM)结构简单坚固、调速性能优异,系统可靠性高。因其在现代电气传动中异军突起,而备受关注。但是其特有的双凸极结构和工作方式,导致这种新型电机具有较强的非线性特性,其性能和控制方式与传统电机有明显不同,也就造成它的电磁噪声较大,导致电磁噪声的主要因素是径向力波和转矩波动。文中从电机本身结构出发,探讨了通过优化电机结构改善开关磁阻电机电磁噪声的方法。开关磁阻电机的电磁设计是电机设计的基础,也是电机优化设计的根本出发点。本文分析了开关磁阻电机的电磁设计方法,对电机各部分结构参数的选择和确定进行了详细论述。依据开关磁阻电机的电磁设计方法,进行了样机的设计,在有限元分析软件环境下建立了电机的模型,对电机的磁场分布、静态特性、动态特性进行了仿真分析,对具有不同绕组结构的开关磁阻电机进行了性能的仿真分析和对比。减小开关磁阻电机的电磁噪声是电机优化设计的首要任务。本文对开关磁阻电机的电磁噪声来源及降噪措施进行了综述。对开关磁阻电机的定、转子结构进行了优化设计,在常规结构的开关磁阻电机基础上进行了改进,在定子磁极上添加锲形角,使定、转子磁极接触时多一个缓冲区域,降低转矩突变;在转子凸极与转子轴中心的径向直线上,设置无填充物的圆孔。利用空气磁导率小于铁芯磁导率的原理,减小定子、转子凸极处于对齐位置时的磁链大小,进而改善径向磁力的分布,达到缓解定子机壳形变,降低电机电磁噪声的目的。分析总结改良结构的优缺点,明确后续的研究方向。
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