开关磁阻电机定子系统磁固耦合径向振动建模与分析

摘要

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor简称:SR电机）因其结构简单、可调性强、性能可靠，应用广泛，具有较高的的研究价值。而SR电机的凸极结构和所加电流的脉冲性致使其有较高的振动和噪音，这限制的SR电机的推广应用。因此很多年以来，国内外的科学家都针对SR电机的振动和噪音做出了不断的研究。针对以往开关磁阻电机定子系统振动的研究中均未考虑磁固耦合这一局限性，本文主要做了以下几方面工作
　　一利用梁函数组合法求得SR电机定子系统的固有频率和振型函数。
　　二计算了SR电机稳定运行时的定转凸极所受到的径向电磁力。该电磁力的建立是在考虑了电机定子系统径向振动位移对定转子间气隙长度的影响下求得的。
　　三建立SR电机定子系统磁固耦合径向振动的振动微分方程，结合电磁力和定子系统的振型函数求得振动方程的解。
　　本文所建模型不仅符合实际开关磁阻电机结构及运行特点，而且较为准确的描述磁固耦合情况下结构参数和控制参数对径向电磁力和径向振动位移的影响。基于上述SR电机的模型，可以更好的对SR电机的振动和噪音的降低和控制进行研究改进。以一台8/6样机为例，本文将所求结果与二维有限元分析结果进行了对比，验证了所建模型的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 SRM的国内外发展概况

1．2．1 SR电机的发展历史

1．2．2 国内外SR电机的研究热点

1．2．3 SR电机径向振动国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容及意义

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究过程及步骤

1．3．3 研究意义及创新点

1．4 本章小结

第2章 开关磁阻电机系统概述

2．1 引言

2．2 SR电机系统组成

2．2．1 SR电机

2．2．2 功率变换器

2．2．3 位置检测器

2．2．4 控制器

2．3 SR电机的特点及应用

2．4 本章小结

第3章 SR电机组定子系统的固有频率和振型

3．1 引言

3．2 弹性薄壁圆柱短壳的固有振动

3．2．1 圆柱壳的动力学微分方程

3．2．2 壳体的几何方程

3．2．3 壳体的内力方程和物理方程

3．2．4 壳体的动力平衡方程

3．2．5 SR电机壳体动力学方程的求解

3．2．6 用梁函数组合法求圆柱壳的固有频率和振型

第4章 径向力的求解

4．1 引言

4．2 SR电机基本电路方程

4．2．1 电动势平衡方程

4．2．2 SR电机转矩平衡方程式

4．3 基于麦克斯韦应力法的径向力数学模型

4．3．1 虚位移法简介

4．3．2 安培定律简介

4．3．3 麦克斯韦应力法

4．4 解析表达式求解

4．4．1 磁密的计算

4．4．2 建立解析模型

第5章 SR电机定子系统的振动分析

5．1 引言

5．2 定子系统的磁固耦合动力学方程

5．3 圆柱壳系统的固有振动

第6章 开关磁阻电机径向振动有限元分析

6．1 引言

6．2 磁固耦合分析介绍

6．3 COMSOL软件的介绍

6．4 SR电机的有限元仿真分析对比

6．4．1 AC／DC模块的设置

6．4．2 结构力学模块

6．4．3 后处理

6．5 结论

总结与展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果