超高速开关磁阻电机电磁分析与设计

【摘要】： 开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)转子上无绕组和永磁铁,结构简单坚固；可控参数多,调速性能优异。因此,非常适合应用于高速和超高速领域。SRM为双凸极结构,在实际运行过程中定、转子极身存在着显著的边缘效应和高度的局部饱和现象,因此尽管它的机械结构简单,但由于其磁场分析很复杂,非线性极其严重,使得SRM在电机本体和驱动电路系统设计与实现等方面存在许多技术难题。 磁化曲线计算是SRM解析计算的关键,现有的磁化曲线计算公式大多针对多极数低速SRM,不适用于高速运行的低极数SRM。本文在传统8／6极低速SRM磁化曲线的基础上,推导了4／2极高速SRM三个重要位置的磁化曲线计算公式,并与有限元结果做了对比。 对额定工况下的4／2极SRM样机进行了转矩校验,指出了传统校验法的不足,提出了新的校验方法。同时,考虑电机自起动能力,优化了电机转子结构。基于MATLAB-GUI编制了超高速SRM设计软件包和性能软件包,把设计过程中繁杂的变量和大量的计算公式转换成简单易懂、操作方便的图形用户界面。 把JMAG中搭建的电机有限元模型成功应用到SIMULINK环境中,对超高速SRM系统采用JMAG有限元软件与SIMULINK控制电路混合仿真。该有限元模型考虑了磁场的非线性,因此更加准确。模型简单直观,可同时得到MATLAB输出波形和JMAG电磁场数据,缺点是对计算机的运算速度和内存要求很大。