急,求双凸极永磁发电机资料

2025-03-24 20:11:03
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双凸极永磁电机(Double Salient Permanent Magnet Motor)是20 世纪90 年代提出的一种 新型的机电一体化交流调速电机,它是由开关磁阻电机(SRM)发展而来,但在定子轭部 嵌入了永磁体,使得它具有传统永磁电机高功率密度,高效率的特点。同时,它继承了开 关磁阻电机的转子结构,转子无绕组,无永磁体,从而避免了电机高速运转过程中引起磁钢脱落和转子温升引起的不可逆退磁现象。正由于它的这些特性,近年来,DSPM电机得到了飞速发展。例如美国Wisconsin 大学Lipo 等1992 年最先提出了DSPM电机的设计,之后又全面的阐述了DSPM 电机的工作原理及其控制特点,国内各个大学在DSPM 电机的本体设计和控制上的研究也日趋升温。 虽然DSPM 电机是开关磁阻电机的继承与发展,但由于定子永磁体的嵌入,使得它和 SRM电机具有不同的特性,在传统SRM电机的设计中,为了换流和提高电机的自起动能力,往往使转子极弧大于定子极弧。然而,由于 DSPM 电机定子上永磁体的存在,如果还是用 转子极弧大于定子极弧的设计方法,带来的却是自定位转矩的增加,从而影响电机的运行特性。而自定位转矩是永磁电机特有的,只能减小,不能消除。DSPM电机在 很多方面都是借鉴了开关磁阻电机的设计经验,定转子均为双凸极结构。但定子永磁体的嵌入,又使得它与开关磁阻电机具有完全不同的特性。6 个定子齿等距,定子极弧为30°,定子外形设计成马鞍状,为了使嵌入的两块永磁体足够的长,从而使磁力线穿过的回路足够大,增大绕组匝链的磁链,进而有利于提高电机的效率。规定图中转子与 A 相中心线 对其的位置为平衡位置,随着转子的旋转,绕组磁链发生变化,感应出电动势,从而实现能量的转换,电机可在发电和电动状态运行。同时,马鞍状的电机外形易于固定,从而能减少因装配不当而产生的振动和噪声。 DSPM电机的转子设计在开关磁阻电机的设计过程中,为了保证绕组换相和不同转子位置时的自启动能力,要 求在每一相定子凸极和转子凸极之间应该有一个小的重叠角。所以,一般将电机的转子极弧 宽度设计的大于定子极弧的宽度,这种简单的结构也应用在传统的双凸极永磁电机设计中, 但是由于定子上永磁体的存在,这种设计方法却产生了较大的齿槽转矩。齿槽转矩是指在电枢绕组不通电时,由于电枢铁心齿槽作用永磁体磁场在电机转子圆周方向产生的一种磁阻转矩,这是永磁电机特有的现象,齿槽转矩能引起永磁电机的转矩脉动。研究表明,如果在任何转子位置,气隙合成磁导为常数,理论上就不存在齿槽转矩。可以看出,当气隙合成磁阻R m 为常数时,由磁路方程 pm pm m F R Φ = (1) 永磁体磁钢工作点在A 点,固定不变,此时Φ pm 为常数。而当R m 随着转子位置的改变而改变时,永磁体磁钢工作点就在B、C 之间周期性的变化。由转矩公式 0 ( , ) e i W i T θ θ = ′ �6�8 = �6�8 (2) 从而齿槽转矩就产生了。 因此,要想对 DSPM 电机进行优化,首先就应该解决齿槽转矩的问题,因此本文就提 出了定转子等极弧的方法。对于6/4 极DSPM电机,定子齿距为60°,当定转子极弧均为定子齿距的一半(30°)时, 则在整个圆周的任何位置,转子凸极与定子凸极的重叠角之和恒等于定子的齿距,合成气隙 磁导就为常数。永磁体磁钢工作在A 点,这种情况下DSPM电机理论上不产生自定位转矩。 在开关磁阻电机设计中,为了换流,总是将转子极弧设计的大于定子极弧,但是 DSPM 电机永磁体的引入,这样的设计使得沿圆周的合成气隙磁阻 R m 就不为常数,永磁体磁钢的工作点也不断改变,就会产生自定位转矩。在电机空载的情况下,磁力线总 是沿着磁阻最小的方向形成闭合回路,转子转动,定转子极尖的磁力线会发生扭曲,存在局部饱和,如果忽略局部饱和,随着转子的转动,定子凸极和转子凸极的重叠面积发生变化,它的磁阻也会发生相应的变化,从而改变流过各个定子凸极的磁通比例,磁链的周期变化, 就会在定子侧的电枢绕组中感应出空载反电动势。30°转子极弧电机产生的自定位峰值为300mN·m,而36°转子极弧产生的自定位转矩峰值已经达到400mN·m以上,所以定转子等极弧能有效减少自定位转矩。结论:本文提出了双凸极永磁电机的优化设计,提出了等极弧的方法,对电机转子进行了新的设计,并用 ANSOFT 有限元软件进行了稳态分析和瞬态分析。稳态分析的结果表明,定子侧永磁体的加入,能有效的提高电机的效率和功率密度;瞬态分析的结果也证明,等极弧能 有效的降低电机的自定位转矩。然而,国内对于 DSPM 电机的研究,现在还多停留在理论研究和本体设计的方面,对于电机的结构研究还有较大的发展空间,如斜极转子改变电机的换流模式,从而实现更高性能的控制。

回答(2):

可惜我不会耶