永磁无刷直流电机本体参数设计研究.doc

摘要:在当今社会，电力电子技术的迅猛发展为永磁无刷直流电机开拓了广阔的应用市场。由于对其电磁性能的精准设计和分析在理论建设和经济价值方面的意义重大，近几十年来国内外学者对永磁无刷直流电机进行了大量的科学研究。本文基于众多学者对永磁无刷直流电机的研究方向和研究成果对永磁无刷直流电机的磁路、电机性能来进行分析和研究。

对永磁无刷直流电机磁路方面的分析、设计最主要的是对其结构的分析、设计。要合理确定定子铁芯、转子铁芯以及电机永磁体的型号和材料的选择。文章讲述了场路结合的分析计算方法并说明了如何确定极数、槽数、绕组、转子参数、定子参数的参数确定。

对电磁场的分析常用有限元法进行介绍，应用有限元分析软件Ansys仿真电机静态、瞬态时的工作状态。根据电机的空载和负载特性得出输出转矩、转速、电势等性能曲线；根据对电机的感应电动势和电感的研究来分析它们是如何对电机性能产生影响的。

永磁无刷直流电机电路方面的分析主要是根据电机磁场的齿磁通分析计算出电枢绕组的感应电动势。

总而言之，本篇文章主要是根据永磁无刷直流电机的磁路、电路及电机的性能特性，通过科学的研究设计和分析方法进一步分析电机的电机性能，探索更符合永磁无刷直流电机应用的优化设计及其经济价值。

关键词：永磁无刷直流电机，设计，磁路法，有限元电磁场分析

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1无刷直流电机发展简介-1

1.2无刷直流电机的主要特点和应用-1

1.3无刷直流电机的研究状况-2

1.3.1无刷直流电机的驱动控制-2

1.3.2无刷直流电机的设计-3

1.3.3无刷直流电机的性能优化-3

1.4本文的主要工作和章节安排-3

1.4.1主要工作-3

1.4.2 章节安排-4

第二章 无刷直流电机的结构及原理-5

2.1无刷直流电机的基本结构-5

2.1.1电机本体-5

2.1.2转子位置传感器-6

2.1.3电子换相电路-8

2.2无刷直流电机的工作原理-8

第三章 永磁无刷直流电机的设计-10

3.1磁路法-10

3.1.1磁路法的原理-10

3.1.2永磁无刷直流电机的等效磁路-10

3.1.3磁路法的特点-12

3.2电机设计-12

3.2.1电机的主要技术指标-12

3.2.2主要尺寸的确定-13

3.2.3定子结构的确定-14

3.2.4转子结构的确定-16

3.3 CAD制图-18

3.4基于Ansys的建模仿真-19

3.4.1建模-19

3.4.2求解结果观察-19

3.5本章小结-22

第四章 永磁无刷直流电机的电磁分析-23

4.1有限元分析法-23

4.1.1有限元法的原理-23

4.1.2有限元法的求解步骤和特点-23

4.1.3有限元分析软件Ansys-24

4.2永磁无刷直流电机的建模-25

4.2.1电机本体模型的建立-25

4.2.2参数的定义-25

4.2.3求解-26

4.3永磁无刷直流电机的电磁分析-27

4.3.1电机的静态仿真-27

4.3.2电机的空载瞬态仿真-28

4.3.3电机的负载瞬态仿真-30

4.4电机性能参数的计算及分析-32

4.4.1反电动势-32

4.4.2绕组电感-33

4.5本章小结-35

第五章 总结与展望-36

5.1本文主要工作-36

5.2工作展望-36

参考文献-38

致谢-39