开关磁阻电机的损耗及热分析研究

开关磁阻电机(简称SR电机)具有双凸极结构,工作原理不同于传统的交流电机。SR电机铁心的磁通波形不仅与电机的相数有关,还与定、转子齿极数、定子绕组连接方式等密切相关,从而使得SR电机磁场分析很复杂,复杂的磁通密度波形导致电机损耗特别是铁损的计算非常困难。电机的损耗又会引起电机的温升,因此高性能的SR电机的热分析也成为目前的研究热点。然而目前国内外对SR电机的损耗和发热问题的研究还不很系统和完善,常见的铁损计算方法仍是基于传统经验公式;国内对SR电机的温升分析特别是暂态热分析开展的工作还很少。因此,本文以开关磁阻电机的损耗及热分析为研究对象,进行了一系列的理论研究和实验验证。 本文首先对SR电机的磁场进行了有限元分析,得到了电机铁心各点的磁通密度波形及变化规律。在磁场计算所得数据的基础上,本文提出了采用双频法分离出SR电机铁损中的涡流损耗与磁滞损耗,并分别采用不同的方法计算出这两种损耗。本文的最后将损耗计算结果耦合到电机的三维热分析模型中,得到了电机的瞬态温升曲线,并重点讨论了对流换热系数对温度变化的影响。 另外,本文还建立了双极型SR电机系统模型,采用了H桥式功率主电路,详细分析了其工作原理,并在磁场、损耗等方面与采用不对称半桥变换器的传统单极型SR电机系统进行了对比。