雙凸極永磁電機（Doubly Salient Permanent Magnet Motor,DSPM）有結(jié)構(gòu)簡單、易于維護,調(diào)速范圍廣,功率密度高等優(yōu)勢。因而在工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、汽車制造領(lǐng)域得到廣泛應用。但DSPM處于低速工作狀態(tài)時會產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動從而影響電機運行性能。一方面,由于DSPM屬于雙凸極結(jié)構(gòu),當電機定、轉(zhuǎn)子凸極面相互進入重合區(qū)域時,此時電機氣隙長度瞬間變短,造成邊緣磁場效應產(chǎn)生,導致氣隙磁場能量突變,從而使電機的矩角特性在該階段中產(chǎn)生驟變,使合成轉(zhuǎn)矩輸出波形波動較大;另一方面,在傳統(tǒng)控制策略作用下,DSPM受非線性因素的影響勢必會導致電機正常穩(wěn)態(tài)運行轉(zhuǎn)矩脈動大。尤其當電機換相時,前一相關(guān)斷后電磁轉(zhuǎn)矩不再產(chǎn)生,而后一相開通未能立刻產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而造成其波形上下波動。究其兩方面本文提出以下設計方案:（1）針對DSPM定、轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)周期性重合產(chǎn)生的邊緣磁通效應導致的電機轉(zhuǎn)矩脈動問題,提出改變轉(zhuǎn)子極弧寬度和定子氣隙側(cè)齒極面結(jié)構(gòu)的方法,通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)并分析電機定轉(zhuǎn)子重合齒極邊緣的電機氣隙磁密的分布,闡明削弱DSPM轉(zhuǎn)矩脈動方案的可行性。（2）采用定子齒兩側(cè)楔形沖槽的方法來改善電機... 

【文章來源】：上海電機學院上海市

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1雙凸極永磁電機示意圖

上海電機學院碩士學位論文-3-銅耗減小，使得DSPM能夠投入實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)。類比SRM，有學者針對不同極、相數(shù)配合的DSPM。有學者提出一種單相雙凸極結(jié)構(gòu)的永磁式電機，如圖1-2所示，該電機在其中一對極下磁密增強，在另一對極下的磁密會削弱。其中定子齒采用與轉(zhuǎn)子形成階梯式氣隙有利用單相電機可靠自啟動并能實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)動，但也會造成電機氣隙不均勻，增加氣隙磁導及漏磁通[10]。圖1-2單相雙凸極永磁電機示意圖Fig.1-2DiagramofSingle-phaseDoubleSalientPermanentMagnetMotor1.2.2國內(nèi)發(fā)展概況對DSPM的研究工作國內(nèi)主要研究高校有山東大學，南京航空航天大學等，他們針對DSPM的研究獲得了一系列的突破，孟小利等人針對DSPM的發(fā)展狀況和研究現(xiàn)狀，深入探討電機模型構(gòu)建、控制策略及分析方法，通過研究DSPM與其他感應式電機在設計與控制方面的異同，進一步闡明電機具有的特質(zhì)和應用領(lǐng)域[11]。詹瓊?cè)A等人提出一種具有階梯氣隙的單相DSPM，實驗證明電機能夠可靠啟動，實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)動，銅耗降低，損耗分布更合理，可用于要求調(diào)速性能好的場合[12-13]。相蓉、周波等就DSPM定、轉(zhuǎn)子特殊結(jié)構(gòu)及激勵方式帶來電機輸出轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定性和換相轉(zhuǎn)矩波動問題。針對該問題學者首先研究電機穩(wěn)定運行時轉(zhuǎn)矩漣波形成原因，提出通過控制參數(shù)修正、控制脈沖類型及電機勵磁電流大小與相位等方法來優(yōu)化DSPM轉(zhuǎn)矩特性，從而修正電機轉(zhuǎn)矩脈動率[14]。其中程明教授在DSPM研究上做出大量貢獻:1)首先闡明DSPM的基本工作原理和控制過程，建立8/6極DSPM仿真模型后分析其工作性能。然后在保證電機的基本幾何外形的基礎上，將8/6極電機與6/4極電機進行比較，得到前者的調(diào)速性能更好和轉(zhuǎn)矩脈動率更低[15-16]；2)闡述了電機分裂繞組的定義。就傳統(tǒng)永磁電機繞組一旦成型，其電機磁場無

?�？刂苼磉x擇合適的相電壓，以便為每個相產(chǎn)生預先定義的參考轉(zhuǎn)矩。文中通過仿真分析不同滑模函數(shù)選擇下電機的性能，說明選擇合適的誤差函數(shù)導數(shù)可以有效地消除轉(zhuǎn)矩脈動。文獻[29]本文針對SRM提出了一種基于滑模變結(jié)構(gòu)法的轉(zhuǎn)矩脈動最小化方法，先通過控制器并依據(jù)轉(zhuǎn)速誤差得到電機總參考轉(zhuǎn)矩獲得期望轉(zhuǎn)矩。通過轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)，計算出期望相轉(zhuǎn)矩與實際電磁轉(zhuǎn)矩之間的偏差，然后經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到期望電流，最后在電流滯環(huán)控制下，實際相電流可以精確地跟蹤期望相電流。仿真結(jié)果表明，電機低速、高速運行時轉(zhuǎn)矩脈動系數(shù)均降低。圖1-3DSPM變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)Fig1-3VariableStructureControlSystemforDSPM(3)轉(zhuǎn)矩分配策略轉(zhuǎn)矩分配策略的原理是依據(jù)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)(TorqueSharingFunction,TSF)與電機相電流相互合理分配得到與之匹配的轉(zhuǎn)矩分量，同時保持每相轉(zhuǎn)矩總和為定值。

【參考文獻】：
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