正弦波无刷直流电机磁钢形状的归一化设计问题研究

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在各种驱动单元中,无刷直流电机伺服驱动系统由于性能优异,正得到越来越广泛的应用.它高效率、大力矩、易控制、工作可靠,不足之处就是存在着力矩的波动问题.该文首先从无刷直流电机伺服系统的结构和原理介绍开始,在建立无刷直流电机数学模型基础上,对电机的力矩波动问题做了比较详细的分析并给出了解决方法.在这些解决方法中,无刷直流电机空载气隙磁场的正弦性的建立非常重要.但就目前来看,除了特殊的充磁技术对磁钢充磁之外,就是利用凭借个人经验对其进行不断的优化以达到要求.前者永磁体工作不稳定,后者工作量大,而且往往结果不理想.这两种方法都大大地阻碍了无刷直流电机正弦性磁场地设计,基与这个原因该文通过大量地有限元计算,发现在满足要求的前提下永磁体外形直接采用一段圆弧去逼近是可行的,而且这种设计方法所得到的气隙磁场总畸变率均可保证在1﹪以下.最后把不同电机尺寸情况下的所对应的正弦化磁场永磁体的尺寸综合在一起,结合MATLAB和VISUAL BASIC语言分别编制出两个高维插值的可视化执行程序,只需要输入给定范围内的电机尺寸就可以得到此时正弦磁场所需要永磁体的尺寸,大大地减小了永磁体设计工作量.该工作对实际的工程应用具有一定的指导意义.
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