轴向磁通双凸极电机电磁设计研究(适合浦电气B方向)文献综述

 2021-11-08 10:11

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双凸极永磁电机(简称DSPM电机)是在开关磁阻电机的基础上于20世纪90年代初发展起来的一种新型高效节能电机[1];是随着规律电子学和微电子学的飞速发展,在90年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统[2]。双凸极电机调速系统结构简单,调速性能优异,且在整个调速范围内都具有较高效率,系统可靠性高[3]

一、 双凸极永磁电机的背景及意义

DSPM电机是磁阻开关和永磁电机的有机结合体,是开关磁阻电机的创造性发展[4]

DSPM电机作为一种应用前景看好的交流调速系统,是由美国著名电机专家T.A.Lipo等人于1992年首先提出的,并进行了初步的理论和实验研究,伺候欧美一些国家也相继展开了对DSPM电机及其控制系统的研制工作,目前国际上对DSPM电机的研究仅停留在初步理论和样机试验阶段[5]

90年代初人们将永磁材料嵌入转子(或定子)体内,形成所谓的双凸极永磁电机。当定子极弧满足一定条件时,磁铁工作点不随转子位置角而改变,绕组永磁磁铁仅与该相磁导成正比;永磁转矩远大于磁阻转矩且与电流成正比,因此,在正、负半周分别通入正、负电流时,电机均产生正转矩,使该电机的单位体积出力比开关磁阻电机成倍增加。同时,由于转子(或定子)内嵌入低磁导率的永磁材料,是绕组电感减小,这一方面使电流迅速换向成为可能,另一方面使电机的能量转换率变高。由于DSPM电机中电枢反应磁链远小于永磁磁链,对合成磁链影响不大,而开关磁阻电机只有电枢反应磁链,它的大小主要由电流决定,故DSPM电机的绕组电流可以远小于开关磁阻电机的绕组电流,因而DSPM电机的发热和噪声远小于开关磁阻电机[6]

本课题从双凸极永磁电机的基本原理出发,主要研究双凸极永磁电机的基本结构及设计特点。样机仿真模型的建立,为该类电机的进一步研究提供了有效方法,该建模方法为分析和设计DSPM控制系统提供了有效的手段和根据,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路[7]

二、 双凸极永磁电机调速系统的研究现状介绍及应用

1、研究现状及应用领域

双凸极永磁电机由美国著名电机专家T.A.Lipo教授等人提出,并进行了初步的理论和实践研究[8]。此外,英国、美国和德国等国也相继开展了对DSPM电机及其控制系统的研制工作。我国对DSPM电机的研究刚刚起步,在小功率调速和伺服领域方面也得到初步应用。

随着电机驱动和调速系统的应用领域不断扩大,对电机本体及其控制系统的技术指标也提出了越来越高的要求,特别是矿井轧钢、航空航天等,对持续运行有较高要求的领域,系统的可靠运行尤为重要[9]

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