1、當(dāng)前,永磁材料的不斷發(fā)展,為研究永磁同步電機(jī),尤其是定子永磁型電機(jī)帶來(lái)革命性的發(fā)展。一方面,能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題,使人們對(duì)清潔能源的呼喚口趨激烈。另一方面,電機(jī)的可靠性問(wèn)題也越來(lái)越引起人們的關(guān)注。磁通切換永磁(flux-switching permanent-magnet,FSPM)電機(jī)是一種新型定子永磁型電機(jī),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功率密度大,效率高,而且更兼具轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固以及永磁體易于散熱等優(yōu)點(diǎn)。本文提出一種容錯(cuò)式磁通切換(fau

2、lt-tolerant-FSPM,FT-FSPM)電機(jī)的結(jié)構(gòu),該電機(jī)具有清潔、高效且可靠性較好的優(yōu)點(diǎn),能夠較好地滿足人們的需求。其結(jié)構(gòu)是在保留FSPM電機(jī)高轉(zhuǎn)矩性能的基礎(chǔ)上,引入了容錯(cuò)齒結(jié)構(gòu),克服了傳統(tǒng)FSPM電機(jī)相間獨(dú)立性不太理想的缺點(diǎn)。同時(shí)采用五相電機(jī)結(jié)構(gòu),進(jìn)一步提高了電機(jī)的容錯(cuò)性能,減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),且使得容錯(cuò)控制方法更為靈活。這些都為FT-FSPM電機(jī)在航天航空、電動(dòng)汽車、軍事裝備、礦井軋鋼等對(duì)系統(tǒng)效率和連續(xù)運(yùn)行有較高要求的領(lǐng)域的

3、應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 在電機(jī)本體設(shè)計(jì)上,所提出的五相10/19極FT-FSPM電機(jī)的定子齒由E形硅鋼片導(dǎo)磁鐵芯組成,永磁體內(nèi)嵌于兩E形硅鋼片導(dǎo)磁鐵芯之間。容錯(cuò)齒是其上沒(méi)有電樞繞組的定子齒,起著電機(jī)相間物理隔離作用,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)各相之間磁路的解耦,提高了電機(jī)的可靠性運(yùn)行性能。
　　 本文對(duì)FT-FSPM電機(jī)的靜態(tài)性能進(jìn)行了較為全面的分析,內(nèi)容涉及該電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性。同時(shí),對(duì)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的

4、常見(jiàn)故障情形,特別是電機(jī)發(fā)生一相缺相的故障情形,推導(dǎo)了相應(yīng)的容錯(cuò)控制策略,最終提出了適合其特性的容錯(cuò)控制方案。該方法通過(guò)控制磁動(dòng)勢(shì)保持不變,考慮了電機(jī)電感較大,尤其故障條件下磁阻轉(zhuǎn)矩的作用,從而得出了新的電流分配方案。同時(shí),為印證這一方案的可行性,搭建了基于Simplorer和Maxwell瞬態(tài)場(chǎng)路耦合的聯(lián)合仿真模型。仿真結(jié)果表明,與傳統(tǒng)容錯(cuò)控制策略相比,該方法可以提高故障條件下電機(jī)的轉(zhuǎn)矩性能,減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
　　 最后,設(shè)計(jì)并