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永磁无刷直流电动机是一种新型高性能的调速电机,具有高效率、长寿命、低噪声以及良好的调速特性等优点,在工业、国防、航天和家电等领域得到了广泛地应用。然而永磁无刷直流电动机存在绕组电流换相过程,该过程的电流脉动会产生明显的脉动转矩,其最大值可以达到电磁转矩的50%,因此,影响了其在低脉动转矩要求场合下的应用,如何降低和抑制脉动转矩便成为当前永磁无刷直流电动机应用领域的研究热点。从相关文献可以看出,目前脉动转矩的抑制研究大部分尚处于仿真阶段,真正得到实际应用的成果较少。本课题组通过前期研制的永磁旋转角加速度传感器,对现有永磁无刷直流电动机产品的脉动转矩进行了测量,发现其脉动转矩仍明显存在。所以开展永磁无刷直流电动机脉动转矩的抑制研究,实质性地提高脉动转矩的抑制效果,对永磁无刷直流电动机的进一步推广应用具有非常重要的现实意义。本课题组前期研制了一种基于峰谷互补抑制脉动转矩的双定子、双转子电动机系统,取得了不错的抑制效果。但由于两台电机电磁参数和控制参数都存在离散性,特别是气隙和永磁磁钢特性的离散性,导致两台电机的脉动转矩波形对称性存在明显差异。因此,虽然脉动转矩得到明显的抑制,但一方面抑制效果仍有提升空间,另一方面,双定子、双转子电机系统相对庞大并且烦杂。本文进一步提出一种基于峰谷互补抑制脉动转矩方法的低脉动转矩的单定子、单转子双绕组永磁无刷直流电动机原理及物理模型,将原本双定子、双转子电动机系统合成到单定子、单转子双绕组电动机系统中,产生2个更加对称的脉动转矩波形实现抵消。与此同时,设计双驱动协调控制系统实现对两套绕组系统电流的协调控制,保证两电机系统在同一工作点下向负载提供方向相同的叠加平均转矩,提升脉动转矩的抑制效果。最后设计光栅位置传感器替代霍尔位置传感器来提高永磁无刷直流电动机换相的精度,进一步优化脉动转矩波形的正弦性和对称性。本文通过建立与实际相对应的新型电动机的数学模型,研制出单定子、单转子双绕组的永磁无刷直流电动机本体;设计和开发了包含BUCK调压电路、驱动系统电路和电流协调控制策略的控制系统;建立了低脉动转矩的永磁无刷直流电动机系统的实验平台。通过对新电机脉动转矩的实际测量,证明了其脉动转矩幅值较双定子、双转子永磁无刷直流电动机系统有了进一步减小,为永磁无刷直流电动机的脉动转矩抑制提供了新方法,对促进永磁无刷直流电动机的进一步推广应用具有重要意义。