开关磁阻电机的电磁设计

湖南工业大学本科毕业设计（论文）

2010 年5 月

摘要

开关型磁阻电动机驱动系统(Switched Reluctance Drive，简称SRD电动机)。是20世纪80年代迅猛发展起来的一种新型调速电机驱动系统。它是由功率变换电路、双凸极磁阻电机、控制器及位置检测器构成。它的结构极其简单，调速范围宽，调速性能优异，而且在整个调速范围内都具有较高的效率，系统可靠性高，是各国研究和开发的热点之一。

本文介绍了开关磁阻电机的发展历史,应用领域以及它的优点；对三相6/4结构的开关磁阻电机与四相8/6结构的开关磁阻电机进行了比较；对开关磁阻电机的电磁设计与参数优化进行了分析与研究，简单介绍了ANSYS软件在开关磁阻电机电磁分析中的应用；提出8/6结构开关磁阻电机的一种设计方案；并对开关磁阻电机的磁通波形和电机损耗进行了分析。

关键词: 开关磁阻电机，磁场，电磁设计，参数优化

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ABSTRACT

The switched reluctance drive (SRD) is a new-type drived-electromotor system which develops rapidly since 1980, and consists of power converter circuits、the doubly-salient reluctance motor、the controller and the examination of position. The structure of the SRD is simple. It has a wide range and excellent performance in speed. It also has a high efficiency and high reliability. So the SRD is one of the hot spots which is studied and designed all over the world.

This thesie introduced the SRD development history, the application domain as well as its merit; comparison to the three-phase 6/4 structure SRD with four-phase 8/6 structure SRD overall performance. also analysis and research SRD electromagnetism design and parameter optimization, and introduced ANSYS software in SRD electromagnetism analysis application; Proposes 8/6 structure SRD one kind of design proposal; And analysis to the switched reluctance drive magnetic flux profile and the loss of machine.

Keywords:switched reluctance motor, magnetic field, electromagn- etism design, parameter optimization

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目录

第1章绪论 (1)

1.1 开关磁阻电机发展历史 (1)

1.2 开关磁阻电机工作原理及优越性简介 (1)

1.3 开关磁阻电机的应用 (2)

1.3.1 电动车中的应用 (2)

1.3.2 纺织工业中的应用 (3)

1.3.3 焦炭工业中的应用 (3)

1.4开关磁阻电机的发展趋势 (4)

第2章分马力开关磁阻电机的机理分析 (6)

2.1 分马力开关磁阻电机的平衡基本方程 (6)

2.1.1 转矩平衡方程 (7)

2.2 分马力开关磁阻电机线性模式分析 (8)

2.3 SR电机的运行特性分析 (11)

第3章分马力开关磁阻电机的电磁设计及参数优化 (17)

3.1ANSYS软件在开关磁阻电机电磁分析中的应用 (17)

3.1.1 ANSYS软件简介 (17)

3.1.2 ANSYS电磁场分析 (17)

3.1.3 ANSYS具体分析方法 (17)

3.1.4 应用实例 (18)

3.1.5 ANSYS软件在电磁分析中应用前景 (19)

3.2定、转子极弧的确定 (20)

3.3 主要尺寸与电磁负荷的关系 (21)

3.4主要尺寸的确定 (22)

3.5 其他参数的确定 (24)

3.5.1 绕组端电压 (24)

3.5.2 转子轭高 (26)

3.5.3 转子轴径 (26)

3.5.4 定子轭高 (26)

3.5.5 定子槽深 (27)

3.5.6 气隙 (27)

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3.6 分马力开关磁阻电机电磁设计实例 (27)

3.7 电磁设计例小结 (33)

3.8 优化设计 (33)

3.8.1 目标函数 (33)

3.8.2 优化变量 (34)

3.8.3 约束条件 (34)

3.9 SR与其他电机的有关比较 (35)

3.9.1 SR与步进电机驱动系统的比较 (35)

3.9.2 SR与异步电机变频调速的比较 (36)

第4章分马力开关磁阻电机的磁通波形和损耗计算 (38)

4.1 分马力开关磁阻电机的磁通波形 (38)

4.1.1 引言 (38)

4.1.2 基本频率 (38)

4.1.3 理想线性模式下的磁通波形 (39)

4.2 分马力开关磁阻电机的损耗计算 (42)

4.2.1 引言 (42)

4.2.2 铁心损耗的计算 (42)

4.2.3 其他损耗的计算 (43)

结论 (46)

参考文献 (47)

致谢 (48)

附录1 英文资料原文 (49)

附录2英文资料译文 (55)

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