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電磁場計算和分析是對整個電機設計和性能分析的重要環(huán)節(jié)，而開關磁阻電機因其雙凸極結構、磁路的高度飽和，使其磁鏈特性和轉矩特性均為關于轉子位置角度和繞組電流的高度非線性函數，無法正常解析，于是通過有限元分析的方法，得出靜態(tài)特性曲線，用于電機調速控制。
開關型磁阻電動機(switchedreluctancemotor，SRM)與現代電力電子技術、控制技術為一體，具有結構簡單、造價低廉、機體堅固、調速范圍廣等優(yōu)點，在工業(yè)、農業(yè)以及國防等領域的應用越來越廣泛。本研究對三相12/8極結構開關磁阻電機進行電磁場有限元分析。
把求解區(qū)域分成若干個簡單的子區(qū)域，這些個簡單的部分就稱作有限元。通過變分方法，使得誤差函數達到最小值以產生穩(wěn)定解，求解偏微分方程邊值問題的近似解。電機在用有限元分析時，因考慮到實際結構情況，應提前作以下基本假設:1)忽略端部效應，磁場認定為沿軸向均勻分布；2)不考慮外部磁場，認為電機的外殼和軸不會產生漏磁；3)不考慮交變磁場在導電材料中的渦流效應。根據以上諸條假設，建立開關磁阻電機的Maxwell方程其中：為向量微分算子；μ為磁導率；H為磁場強度矢量；B為磁通密度矢量；J為電流面密度矢量。引入矢量磁勢A，將電流變量和磁變量分離，本文對靜態(tài)磁場進行仿真分析，選取庫倫條件為限定條件，磁勢由旋度和散度唯一確定，磁勢的偏微分方程假定求解區(qū)域為Ω，邊界為Γ，n為邊界上的法線矢量。從而求出矢量磁勢A隨坐標的變化，再通過對電磁場求解后處理，得到所需要的電感、轉矩、磁鏈等數據。
靜態(tài)仿真根據電機尺寸在Ansoft中繪出二維模型，如圖所示。電機二維有限元模型將模型中各個區(qū)域材料選擇好，整個求解區(qū)域為空氣，繞組線圈為Copper，定子及轉子材料為DW360(一種電機常用非線性特此材料)，而后分別對不同電流和角度下一相進行靜態(tài)仿真，仿真設置轉子位置角為0～45°，由于開關磁阻電機的對稱性，則分析一個轉子角可得整個電機的磁場特性。
將仿真得到的轉矩和磁鏈數據用Matlab畫圖表示如下，由圖2可以看出，力矩先是隨著轉角度數(橫坐標為機械角度)的增大而增大，達到極大值后，又逐漸減小為0。這說明其隨轉子位置的變化符合開關磁阻電機的磁阻最小原理。同時，力矩的大小還與流過繞組線圈的電流大小有關，兩者成正比關系。由圖3可以看出，磁鏈大小也與流過繞組線圈的電流大小成正比關系，而磁鏈大小隨著轉子位置角(由上到下依次為電角度180～0°)的變化而變化，轉子越接近平衡位置，磁鏈大小的變化就越緩慢，電流越大磁鏈變化越不顯著。
開關磁阻電機的運行理論與其他電磁式機電裝置沒有本質區(qū)別。對于多相SRM，根據電路定律，可以寫出第k相電壓平衡方程；Uk為k相繞組電壓；RS為轉子相電阻；ik為k相繞組電流；磁鏈Ψk為繞組電流和轉子位置角θ的函數，可用電感和電流的乘積表示，有限元分析得到的磁鏈、轉矩曲線SRM一相模型(其他各相繞組相差15°)，如圖所示。SRM一相非線性模型其中兩個Lookup(2-D)為磁鏈和轉矩，的二維查表模塊，將有限元數據輸入，V為繞組兩端測量電壓(實時)。電機在工作狀態(tài)時，電流隨電機轉子轉過角度而變化，通過受控電流源使模型得到瞬時電流，并將電氣信號轉換成控制信號。
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