【摘 要】
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随着科技水平的发展,航空航天、精密制造等领域对高转速电机的需求越来越多。电机转速提升有利于提高电机的功率密度,减小设备的体积重量,发展直接驱动高速电机对我国的能源
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随着科技水平的发展,航空航天、精密制造等领域对高转速电机的需求越来越多。电机转速提升有利于提高电机的功率密度,减小设备的体积重量,发展直接驱动高速电机对我国的能源安全问题和节能减排要求具有非常重要的意义,这也是国家的重大战略需求。本文提出轴向永磁辅助转子周向错角高速磁阻电机即HSM-COR作为一种特殊结构的高速电机,旨在迎合各个领域对于高速电机的迫切需求,亦是为了改善传统SRM转矩脉动大的问题。HSM-COR定转子均为凸极结构、由硅钢片叠压成,转子上不安放鼠笼和绕组、但定子上绕有集中绕组。HSM-COR机械强度高、结构简单机、成本较低、可靠性高。HSM-COR的转子结构简单,可以承受很高的机械应力,特别适合高转速要求,在航空航天、高速加工等高速、超高速领域应用具有独特优势。本文研究内容包括以下方面:(1)通过学习借鉴国内外高速电机以及新型开关磁阻电机研究成果,提出一种新型轴向磁路高速电机。从电机新型磁路结构入手,通过对比研究传统高速磁阻电机与辅助励磁双凸极电机的运行机理,分析HSM-COR工作原理。(2)将HSM-COR整体设计过程划分为磁路设计和永磁辅助设计,借鉴传统高速双凸极电机的设计理论以及国内外新型磁路结构先进的研究成果完成轴向磁路的设计。基于本体设计针对转矩脉动大的问题对转子进行改进,仿真分析结果表明提出的新型转子结构可以改善转矩脉动大的问题,同时通过电磁特性仿真分析结果校验设计目标。通过对电机有限元仿真分析对比了HSM-COR与传统开关磁阻电机在转矩脉动、效率、起动速度等都有所提升。(3)为了进一步测试电机性能,运用多物理场仿真软件对电机进行振动噪声、结构应力、温升实验及风摩损耗等分析,验证了电机在结构上的合理性。在轴向磁路的基础上提出永磁辅助思想。确定采用轴向磁路与辅助永磁体相互配合的解决方案,并对其效果进行电磁特性仿真分析与性能影响分析。
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