現(xiàn)有醫(yī)療設備大多采用無刷直流電機。本文針對現(xiàn)有無刷直流電機存在氣隙磁密較正弦化,齒槽轉矩大等問題,提出了采用新型橢圓磁極結構的無槽無刷直流電機。這種電機可以使氣隙磁密接近梯形波,進一步降低轉矩脈動,減小振動與噪聲,提高電機的運行性能。本文對其氣隙磁密、磁極橢圓度、振動與噪聲等問題進行了分析與研究。首先,介紹了橢圓磁極無槽無刷直流電機的結構,采用氣隙磁場疊加的解析方法來計算不等厚磁極的氣隙磁密,并用有限元仿真驗證其正確性;研究平行和徑向兩種充磁方式對電機空載反電動勢,電樞電流以及電磁轉矩的影響;對橢圓磁極在不同橢圓度下電機氣隙磁密波形、氣隙磁密基波幅值、電磁轉矩大小和轉矩脈動率的影響進行了仿真分析;研究了非晶材料和軟磁鐵氧體兩種材料下橢圓磁極無槽無刷直流電機的定子鐵耗,并與傳統(tǒng)的硅鋼片定子鐵心進行了對比分析。其次,研究橢圓磁極結構在不同橢圓度下對電機振動與噪聲的影響,包括采用了解析法和有限元法研究電機定子結構的固有模態(tài)頻率。解析法時將樣機簡化成圓環(huán)板,計算得到了樣機的固有頻率,有限元法時利用ANSYS軟件對電機定子結構模型、加入機殼后的電機定子模型以及加入端蓋后的電機定子結構模型分別進行了模態(tài)仿真;在固有模態(tài)分析的基礎上,分析了不同橢圓度下橢圓磁極無槽無刷直流電機空載和負載徑向電磁力波的大小和頻譜,對引起電機電磁噪聲的徑向電磁力波進行了對比分析,并將電磁力波和振動與噪聲做了耦合仿真分析,得出振動加速度和電磁噪聲的仿真結果。最后,試制了一臺104W橢圓磁極無槽無刷直流電機樣機,進行了空載反電動勢實驗,負載實驗時測得電機的電壓、電流波形和電磁轉矩曲線;采用錘擊法進行了模態(tài)實驗,測量了電機的固有模態(tài)頻率;振動和噪聲實驗時測量了橢圓磁極無槽無刷直流電機機殼表面的振動加速度和電機噪聲;測量了不同轉速下圓形與橢圓磁極無槽無刷直流電機振動加速度和噪聲,并做了對比分析。
【學位單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM33
【部分圖文】：

軸向磁通電機進行仿真研究，著重對其渦流損耗和溫升進行了析了無鐵心永磁電機的線圈結構。文獻[21]研究了無槽電機電樞并指出采用無槽繞組的結構有利于散熱。文獻[22]研究了無槽電計算方法。不等厚磁極研究現(xiàn)狀對橢圓磁極的研究文獻比較少，研究較多的是削角磁極、偏心偏心）、Halbach 磁極的拓撲結構，如圖 1.1 所示，其本質都是研究。橢圓磁極實質上也是一種不等厚磁極，因此可以將研究鑒到橢圓磁極電機上來。

節(jié)省永磁材料，而且此外波形，抑制電機的轉矩波非常重要的，更是對永磁電磁電機的磁場分布，研究法、數(shù)值方法和解析方法準確度高、易于分析參數(shù)法。目前，具有傳統(tǒng)等厚法，子域模型方法是其中。然而，當永磁體的磁極加復雜，使得用傳統(tǒng)的子不等厚磁極永磁電機的磁研究人員僅限于表征和優(yōu)

（a）等厚磁極 （b）橢圓磁極圖 2.3 等厚磁極和橢圓磁極電機示意圖利用離散化的思想，對于厚度不等的橢圓磁極在圓周方向上進于 N 塊均勻分散的永磁塊。如圖 2.4 所示，對每極下的各永磁體2，3，···，N，為了便于對單個永磁體的形狀特征進行數(shù)學描述了簡化。當 N 取較大值時，認為每個永磁塊的徑向厚度大致相等單組等厚極電機模型的數(shù)學模型。圖 2.4 橢圓磁極離散分割圖永磁電機每個極的磁極形狀相同，所以每個磁極中的第 j 塊永磁，將所有極下第 j 塊永磁體合記為一組（第 j 組）。并認為該組均勻，內、外半徑不隨位置角變化而改變，統(tǒng)一將內半徑記為 mj。

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本文編號：2828405