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歐瑪爾OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的性能分析 
OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子為雙凸極結(jié)構(gòu),采用OMAL開關(guān)形式的供電電源,電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁場(chǎng)內(nèi)呈現(xiàn)非線性飽和特性,其性能分析和設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)電機(jī)有很大差別,并且電機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)噪聲偏大,是影響OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)廣泛應(yīng)用的主要羈絆。

歐瑪爾OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的性能分析
以O(shè)MAL開關(guān)磁阻電機(jī)的分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)為主題展開理論分析、仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究,主要內(nèi)容如下: OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)是電機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),也是電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)。分析了OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)方法,對(duì)電機(jī)各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和確定進(jìn)行了詳細(xì)論述。依據(jù)OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)方法,進(jìn)行了樣機(jī)的設(shè)計(jì),在有限元分析軟件環(huán)境下建立了電機(jī)的模型,針對(duì)電機(jī)單相繞組勵(lì)磁、兩相繞組勵(lì)磁的工作方式,對(duì)電機(jī)的磁場(chǎng)分布、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析,對(duì)具有不同繞組結(jié)構(gòu)的OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行了性能的仿真分析和對(duì)比。減小OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的振動(dòng)和噪聲是電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。對(duì)OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的噪聲來(lái)源及降噪措施進(jìn)行了綜述,針對(duì)在電磁設(shè)計(jì)階段,有利于降噪的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選方法進(jìn)行了深入的分析。基于虛功原理和虛位移法對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)力進(jìn)行了分解,引入了廣義坐標(biāo)變量將磁場(chǎng)儲(chǔ)能表示為磁鏈和廣義坐標(biāo)變量的函數(shù),通過選取不同的廣義坐標(biāo)變量將磁場(chǎng)力分解,得到磁場(chǎng)力的分力解析表達(dá)式;基于能量守恒原理對(duì)定子振動(dòng)固有頻率進(jìn)行了解析分析,得到定子固有頻率的解析表達(dá)式。進(jìn)而萃取得到影響電機(jī)振動(dòng)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),對(duì)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)極限取值范圍內(nèi)的參數(shù)化仿真分析,總結(jié)出影響電機(jī)振動(dòng)噪聲的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選原則,同時(shí)為進(jìn)一步的電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 對(duì)OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究具體分為兩個(gè)方面的內(nèi)容。提出OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,針對(duì)OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)化過程中存在不明確信息以及矛盾規(guī)劃的問題,分別建立了具有模糊約束條件、模糊目標(biāo)函數(shù)的OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。對(duì)具有模糊約束條件的OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,充分考慮了有模糊性質(zhì)的約束條件允許范圍邊界的過渡性,建立了允許區(qū)間的隸屬函數(shù),通過擴(kuò)增系數(shù)法和二級(jí)模糊綜合評(píng)判求解得到*水平截集,將模糊優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為*水平截集上的常規(guī)優(yōu)化模型,采用遺傳算法進(jìn)行了求解;對(duì)具有模糊目標(biāo)函數(shù)的OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,建立單目標(biāo)函數(shù)的模糊目標(biāo)集函數(shù),加權(quán)合成各單目標(biāo)隸屬函數(shù)得到綜合目標(biāo)隸屬函數(shù),進(jìn)行綜合目標(biāo)隸屬函數(shù)zui大化的求解,將模糊優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為zui大滿意度上的常規(guī)優(yōu)化模型,采用遺傳算法進(jìn)行了求解。基于以上兩種模型進(jìn)行了樣機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)優(yōu)化結(jié)果的分析表明,考慮模糊因素對(duì)OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)更具合理性。 對(duì)OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),提出一種OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),在常規(guī)結(jié)構(gòu)型式的OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)基礎(chǔ)上,于轉(zhuǎn)子凸極與轉(zhuǎn)子軸中心的徑向直線上,設(shè)置無(wú)填充物的圓孔。利用空氣磁導(dǎo)率小于鐵芯磁導(dǎo)率的原理,減小定子、轉(zhuǎn)子凸極處于對(duì)齊位置時(shí)的磁鏈大小,進(jìn)而改善徑向磁力的分布,達(dá)到緩解定子機(jī)殼形變,降低電機(jī)噪聲的目的。

歐瑪爾OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的性能分析
推導(dǎo)了轉(zhuǎn)子優(yōu)化結(jié)構(gòu)的磁阻方程,進(jìn)行了電機(jī)磁場(chǎng)分布的仿真。分別在OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)單相繞組勵(lì)磁、兩相繞組勵(lì)磁的工作方式下,對(duì)決定電機(jī)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的兩個(gè)參數(shù):孔徑、孔心距進(jìn)行了參數(shù)化仿真分析,對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的電機(jī)進(jìn)行了徑向力和輸出轉(zhuǎn)矩的仿真分析。依據(jù)上述理論分析和仿真分析結(jié)果,對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了樣機(jī)在輸出特性、振動(dòng)噪聲等方面的性能均達(dá)到了良好的效果。