基于有限元法的永磁无刷直流电机分析研究文献综述

 2022-11-04 10:11

文献综述

无刷直流单机是一种新型机电一体化电机,它伴随着半导体电子技术的发展而不断更新,是现代电子技术(包括电力电子技术、微电子技术)、电机技术和控制理论结合的产物。

众所周知,交流感应电机有着结构简单、运行可靠的优点,但是它的调节性能较差;交流同步电机运行性能良好,但是它的起动性能较差;而有刷直流电机存在电接触部件——电刷和换向器,从而导致了以下一系列问题:

(1)结构复杂,造价高,可靠性差,需要经常维护;

(2)机械换相会产生火花和磨损,增加电磁干扰,缩短电机的使用寿命;

(3)换向器的存在限制了转子转动惯量的进一步下降,影响动态性能。

一直以来,人们希望在消除有刷直流电机的不足之处的同时,保持它良好的调节性能和起动性能。在上世纪五、六十年代,电力电子器件的发展为这种设想带来了可能。近十几年来,随着电力电子技术、永磁材料和微机控制技术的发展,永磁无刷直流电机也得到了迅速发展,出现了多种多样结构各异的永磁无刷直流电机,具有广阔的应用前景和强大生命力。

1983年问世的高性能永磁材料——钕铁硼为永磁无刷直流电机的应用奠定了坚实的基础。钕铁硼永磁材料具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积,大大提高了永磁无刷直流电机的功率密度和性能,而较低的磁导率减小了电枢反应的影响,使绕组电感减小,有利于永磁无刷直流电机的运行,提高了电磁转矩的平衡性。但是,钕铁硼永磁材料在提高电机功率密度的同时,也增大了齿槽转矩,人们提出了许多抑制齿槽转矩的方法,取得了较好的效果。

相比于直流电机、异步电机、永磁同步电机等,永磁无刷直流电机具有以下几个方面的优点:

(1)无需电源励磁,不存在励磁损耗,效率高。在额定功率和额定电压下,采用永磁无刷直流电机的电动机比一般直流电动机能耗降低20%左右。

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