农用车风机用永磁无刷直流电机的电磁技术研究

论文摘要

农用车风机用小型电机的特点是:短轴(扁平型)、单台电功率小于300瓦,但是数量巨大,因此降低这些小型风机的耗电量,缩小与先进国家的差距具有十分深远的经济意义。无刷电机具有体积小,重量轻,高效节能的优异特性,特别适用于农用车辆。为提高永磁无刷直流电机的性能,必须研究抑制其齿槽脉动的技术措施,本文对短轴(扁平型)无刷电机的转矩脉动及抑制进行研究,给出解决方案并通过实验加以验证。本文的目的是基于降低成本的原则,从永磁材料、磁体结构、充磁方式、绕组分布、极弧系数等方面分析了适合农用车风机用永磁无刷直流电机的设计要求,设计制造了外转子风机用永磁无刷直流电机样机;根据外转子电机的机械结构与农用车用小型风轮的特点,本论文提出一种新工艺:将电机转子的磁轭直接装置于风轮的型腔内,构成新型外转子,节省了材料且简化了外转子加工与动平衡工艺。由于工艺简单,省材,成本低,使得无刷风机在农用车辆的推广应用具有现实意义。样机实测数据表明外转子永磁无刷直流电机用于驱动小功率风机具有良好的性能、较低的成本,具有进行产业化生产的优势。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 综述
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.3 论文的主要工作
• 2 永磁无刷直流电动机基本原理
• 2.1 永磁无刷直流电动机的数学模型
• 2.2 无刷直流电动机的转矩特性
• 2.3 无刷直流电动机的运行特性
• 2.4 无刷直流电动机的电枢反应
• 3 短轴永磁无刷直流电机的齿槽脉动抑制的研究
• 3.1 齿槽转矩起因
• 3.2 齿槽转矩傅立叶分析
• 3.3 实验研究
• 3.3.1 虚齿（齿冠开槽）对齿槽力矩的影响
• 3.3.2 虚齿数的影响
• 3.3.3 开槽尺寸的影响
• 3.4 本章小结
• 4 用车辆风机用永磁无刷直流电机的设计要求与思路
• 4.1 设计要求
• 4.1.1 农用车辆风机对永磁无刷直流电机的基本要求
• 4.1.2 风轮与电机性能的匹配
• 4.2 外转子永磁无刷直流电机设计思路
• 4.2.1 永磁材料的选择
• 4.2.2 磁体结构的选择
• 4.2.3 磁体充磁方式的选择
• 4.2.4 极弧系数的选择
• 4.2.5 绕组分布的选择
• 4.2.6 槽极比和绕组优化组合
• 4.2.7 外转子结构
• 4.2.8 电机的有效铁心长度
• 4.2.9 电机的振动和噪声
• 4.3 本章小结
• 5 电机样机的设计与测试
• 5.1 主要参数技术指标
• 5.1.1 主要参数确定
• 5.1.2 转子结构确定
• 5.2 电路设计与计算
• 5.3 样机计算结果分析
• 5.3.1 空载计算
• 5.3.2 负载计算
• 5.4 样机的测试
• 5.4.1 样机图片
• 5.4.2 风机电机试验环境
• 5.4.3 实验结果
• 5.4.4 实验结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 PMBLDCM在农用车用风机应用的展望
• 参考文献
• 致谢