开关磁阻电机磁场有限元分析及稳态特性研究

本文以开关磁阻电机(SR 电机)磁场的有限元分析及稳态特性研究为主题开展研究工作,以期促进开关磁阻电机的推广应用及开关磁阻电机磁场理论的发展。 针对开关磁阻电机定、转子极存在显著的边缘效应和高度的局部饱和特点,本文在系统地总结电机电磁场以及工程电磁场数值计算理论的基础上,基于大型有限元分析软件 ANSYS,采用全场域二维电磁场有限元分析,对开关磁阻电机的磁场分布、静态特性等进行了大量的计算。通过仿真的结果,一方面得出了开关磁阻电机在几个典型转子位置下的磁场分布图,并总结了电机内磁场的分布规律;另一方面根据计算结果绘制出了开关磁阻电机的磁化曲线族,即 ψ ?θ?i关系曲线,电感曲线和静态转矩曲线等参数,这些工作为分析开关磁阻电机的工作原理及开关磁阻电机的进一步开发和应用,建立开关磁阻电机合理的非线性模型提供了理论基础和可靠依据。 本文还建立了开关磁阻电机的等效磁网络模型,利用有限元分析计算的磁化曲线族对开关磁阻电机的稳态特性进行了仿真研究。本文主要讨论了电机在角度位置控制方式下的稳态运行情况,计算出了相电流和动态转矩。计算结果非常接近实测值,从而说明本文建立的等效磁网络模型对开关磁阻电机稳态特性的研究具有较高的精度,同时说明本文所建立的开关磁阻电机二维有限元分析模型计算出的性能参数也是比较准确可靠的,进而为开关磁阻电机的设计、性能校核、稳态性能分析、实时控制和开发研制等探索了一整套比较准确可靠的分析方法。