低速大转矩永磁同步电动机是目前电机领域的研究热点之一,其研究具有重要的科学意义和实用价值。国内对于低速大转矩永磁同步电动机的研究尚处于起步阶段。 本文系统介绍了低速大转矩永磁同步电动机的研究方法,选择低速大转矩传动系统中的典型应用实例,“高效高功率密度无齿轮永磁同步电梯曳引机及其传动系统研究”为题,从电子-电气-机械一体化传动系统的最优化观点出发,研究解决电机内电势波形的最优化问题;电机的低频转矩脉动问题;在电机与机械负载组合的优化方面,分析、设计和制造了高效高功率密度的无齿轮永磁同步曳引机;该电机采用SPWM变频电源供电,不需要机械减速机构,使得无齿轮传动系统的机械结构变得非常简单,可靠性也大为增高,而且由于没有了减速机构,从而没有了相应的机械损耗,较大地提高了系统的机械传动效率。这也为其他低速大转矩驱动领域的研究工作打下了基础,具有重要意义。 本文对该类型电机的磁场分析、脉动转矩分析、专用设计软件包、性能试验等方面做了较为系统的研究。对不同设计特点的低速大转矩永磁同步电动机进行了磁场对比分析,得出了一些有用的结论。并针对低速大转矩永磁同步电动机的特点采用基于ANSYS软件的分析方法,计算了不同转子位置时电机的输出转矩。 在传统设计方法的基础上,采用平台无关性语言Java开发了专用设计软件包,通过调用ANSYS和Matlab计算软件,实现了场的计算和电磁核算。根据低速大转矩永磁同步电动机控制特点,分析了其数学模型及矢量控制方法,在此基础上建立了系统的试验平台,试验结果表明所设计电机具有良好的低速平稳性,符合设计要求。