洗衣机用永磁同步磁阻电机设计与分析文献综述

 2023-08-04 06:08

文献综述(或调研报告):

摘要:详述了永磁同步磁阻电动机的发展及国内外研究现状,对永磁同步磁阻电动机研究的关键技术问题进行了归纳总结,总结了国内外学者针对电机功率因数和转矩脉动改善电机性能的工作成果。

关键词:永磁同步磁阻电动机;转矩脉动;功率因数

引言:

近些年来,永磁同步电机因其优良的特性在工业控制领域得到了广泛的应用,但稀土永磁材料价格昂贵,储量稀少,只有少数国家掌握这种资源,而且稀土资源的价格也在持续上涨,故永磁同步电机的成本迅速上升。然而工业发展对低成本、高性能的电机需求急剧上升,因此不使用或者仅使用少量永磁体的电机成为新的研究热点。

早在上世纪20年代就有学者提出同步磁阻电机的概念,通过d轴与q轴磁阻的差异产生转矩驱动电机。早期的同步磁阻电机通过几何凸极转子中添加磁障产生磁阻转矩,同时在转子上安插鼠笼条形成异步起动转矩,但电机凸极比很小,效率和功率因数都很低。

1.永磁同步磁阻电机的发展

早在上世纪 20 年代就有学者提出同步磁阻电机的概念,通过d轴与q轴磁阻的差异产生转矩驱动电机。早期的同步磁阻电机通过几何凸极转子中添加磁障产生磁阻转矩,同时在转子上安插鼠笼条形成异步起动转矩。这种电机具备自起动功能,但电机凸极比很小,电机效率和功率因数都很低。

随着电力电子器件和磁场定向控制技术的进步,交流调速电机得到快速发展。为了增大同步磁阻电机的凸极比,60年代有学者提出“第二代同步磁阻电机”,这种电机转子不需要鼠笼条,通过变频器直接起动,转矩脉动有较大改善。转子通过分块拼装获得更大的凸极比,但电机加工过程复杂,同时效率和功率因数仍然较低。

为了增大电机的凸极率,克服同步磁阻电机转矩密度、效率和功率因数低的缺点,70年代后有学者开始讨论“第三代同步磁阻电机”,其转子基本结构大致有两种。一为轴向叠压式转子,将导磁材料和非导磁材料按一定厚度比沿轴向交替叠压。由于叠片磁导率高度各向异性,这种转子能产生较大的凸极比,因而电机转矩密度、效率和功率因数都较高,但电机加工过程复杂,同时机械强度较低,因而工业推广受到限制。二为横向叠压式转子,通过在转子硅钢片中冲压多个空气磁障来产生d轴与q轴磁阻差异。这种电机加工成本低,更适合工业大批量生产。

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