【摘 要】
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轮缘推进器是近年来出现的一种高性能的新型推进装置,采用集成化思想,将螺旋桨与电机实现一体化设计,具有体积小,重量轻,效率高,易于控制等优点,适用于无人船推进系统。永磁式轮缘推进器在浑浊水域工作时,由于整个电机浸没在水下,电机中的永磁体就容易吸附水中的铁磁性颗粒物,影响电机的性能。本文提出了一种轴径向磁通开关磁阻型轮缘推进电机（Axial-radial Flux Switched Reluctanc
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轮缘推进器是近年来出现的一种高性能的新型推进装置,采用集成化思想,将螺旋桨与电机实现一体化设计,具有体积小,重量轻,效率高,易于控制等优点,适用于无人船推进系统。永磁式轮缘推进器在浑浊水域工作时,由于整个电机浸没在水下,电机中的永磁体就容易吸附水中的铁磁性颗粒物,影响电机的性能。本文提出了一种轴径向磁通开关磁阻型轮缘推进电机（Axial-radial Flux Switched Reluctance Rim Driven Motor,AFSR-RDM）,结构简单牢固,制造成本低廉,并且电机的定、转子中不含永磁体,可以有效解决吸附铁磁性颗粒物的问题。首先,本文介绍了轮缘推进器和开关磁阻电机的国内外研究现状,提出了轴径向磁通开关磁阻型轮缘推进电机。然后,介绍了轴径向磁通开关磁阻电机（Axial-radial Flux Switched Reluctance Motor,AFSRM）的结构特点和工作原理,采用磁路解析法计算了四个关键位置下的磁化曲线,并与有限元仿真结果进行比较,结果显示误差较小,证明磁路解析法对电机电磁设计的正确性。其次,利用Flux有限元仿真分析了AFSRM结构参数对电机性能的影响,通过有限元仿真得到实验数据。以提高AFSRM的电磁转矩为目的,提出了田口法优化设计方案,优化变量选择电机结构参数,优化目标选择最大电磁转矩和最大电磁转矩密度。采用田口法对电机进行优化,得到优化后的电机结构参数,并将优化前后的电机进行有限元仿真和MATLAB仿真,分析比较了仿真结果,优化后的电机转矩脉动明显减小。最后,简单介绍了AFSRM控制系统的构成及三种控制策略,选择了电流斩波控制作为控制系统的控制方法。根据需求在Simulink环境下搭建AFSRM控制系统仿真模型,并分别阐述了各个模块的功能作用,利用Simulink仿真验证了ASFRM电流斩波控制系统的可行性。
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