磁通开关电机的设计与控制

作     者：刘士勇 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王秀和

授予年度：2008年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：单相磁通开关电机 电机设计 时步有限元 仿真模型 

摘      要：单相磁通开关电机是一种新型的无刷电机,双凸极结构、集中绕组、定子和转子都无永磁体、结构简单。电机本身的特点决定了其制造成本低廉、坚固耐用、噪声较小、适合于在家用电器、电动工具、轻工业以及机动车等场合应用。电机本体的成本低于同等功率的单相电机、永磁电机等。磁通开关电机需要配合控制器一起使用,在调速的场合整个系统的成本还是要比其它电机系统低,如开关磁阻电机系统。低廉的成本是整个磁通开关电机调速系统的竞争优势。但是此电机刚提出不久,从理论到设计方法、控制策略还不完善;而且磁路深度饱和,不能应用传统的电机分析方法。本文在前人研究的基础上,主要做了以下几个方面的工作: 1、介绍了磁通开关电机系统的拓扑结构、工作原理、运行特点,计算了电机的性能,应用MATLAB语言编写了磁通开关电机的设计程序。 2、根据磁通开关电机的工作原理和特点,应用MATLAB建立非线性仿真模型,并且应用仿真模型仿真了电机的运行情况。 3、应用静态有限元的方法分析了电机气隙磁场分布,转矩随转子位置、绕组电流的变化情况等;应用时步有限元的方法验证了电机的运行性能。 4、在磁通开关电机计算、仿真结果以及有限元验证的基础上,设计制作了一台样机和相应配套的控制器。最后对样机的各项性能指标进行测试分析,验证了电机整个设计过程的正确性,以及控制器的简单、可靠、通用性。