【摘 要】
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轴向磁通开关磁阻电机（Axial flux switched reluctance motor,AFSRM）兼备开关磁阻电机和盘式电机的结构特点,适用于电动汽车等轴向空间狭小的场合。为提高起动转矩、功率密度,实现定转子轴向磁拉力平衡,本文针对电动汽车用轴向磁通双转子开关磁阻电机（Axial flux double rotor switched reluctance motor,AFDRSRM）关键
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轴向磁通开关磁阻电机（Axial flux switched reluctance motor,AFSRM）兼备开关磁阻电机和盘式电机的结构特点,适用于电动汽车等轴向空间狭小的场合。为提高起动转矩、功率密度,实现定转子轴向磁拉力平衡,本文针对电动汽车用轴向磁通双转子开关磁阻电机（Axial flux double rotor switched reluctance motor,AFDRSRM）关键问题开展研究,包括其结构原理、设计方法及输出性能等方面。主要内容如下:首先,针对AFDRSRM设计方法问题,讨论了AFDRSRM的结构以及该结构电机在非对称半桥变换器驱动下的运行方式。为了满足车用驱动电机AFDRSRM设计要求,引入了AFDRSRM“重合度”的概念,以12/8极与8/6极AFDRSRM为例,进行了重合度比较。推导了AFDRSRM输出功率和平均转矩表达式。基于上述理论,设计了一套AFDRSRM结构方案。其次,针对AFDRSRM转矩脉动问题,以电机定子极弧系数、转子极弧系数为变量,进行了转矩脉动和平均转矩分析。为了验证AFDRSRM结构方案,建立并求解了三维有限元数值计算模型,分析了该方案电机的磁通分布、磁链特性、电感特性和矩角特性。建立并求解了场路耦合模型,分析了该方案电机在角度控制方式和电流斩波控制方式时,额定负载、1.9倍过载和恒功率工况下的电机性能。再次,针对定子铁心材料选择问题,讨论无取向和有取向硅钢片在AFDRSRM中的应用。比较分析了额定和过载工况下的两种材料电机平均转矩和铁心损耗。为了降低转矩脉动,分析了单相励磁下不同转子极弧和不同转子极形状的输出转矩波形。根据线性转矩输出特性,提出了转子结构的改进设计方案,并进行了仿真实验。最后,针对双转子结构电机的温升问题,对比了单向和双向磁热耦合方法在AFDRSRM温度场计算中的应用。求解并分析了前述AFDRSRM结构方案的温度场分布。
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