三维有限元分析下无轴承开关磁阻电机电感特性研究

"这篇论文详细探讨了在稳定悬浮状态下无轴承开关磁阻电机（Bearingless Switched Reluctance Motor, BSRM）的电感特性。作者建立了一个三维有限元模型来解决二维方法在计算这类电机电感时的局限性，并引入了双标量磁位法来计算磁场分布。此外，他们还应用了一种增强型能量增量法来有效地计算绕组电感。论文以一个7.5 kW，12/8结构的BSRM为例，对比了不同方法在计算规模和时间上的差异，证明了双标量磁位法在大规模计算中的优势。文中还研究了电感与转子径向往移的关系，以及端部效应对电机磁场和电感的影响。实验结果验证了计算电感的准确性，为BSRM的优化设计和精确控制提供了理论基础。" 这篇学术论文专注于研究无轴承开关磁阻电机在稳定悬浮状态下的电感特性，这是电机设计和控制中的关键参数。BSRM是一种特殊的电机类型，它没有传统轴承，而是依靠电磁力实现悬浮，因此电感的计算更为复杂。二维有限元方法和磁链法在处理此类电机的电感计算时存在局限性，无法准确反映电机的实际行为。 为了解决这一问题，研究者构建了一个三维的有限元模型，这种模型能更全面地捕捉电机内部的磁场分布。他们采用双标量磁位法，这是一种高效的磁场计算方法，特别是在处理大规模计算时表现优越。此外，他们还应用了一种增强型能量增量法，这种方法只需要计算非线性系统的能量增量就能计算电感，简化了计算流程。 论文通过一个实际的7.5 kW，12/8结构的BSRM实例，对比了双标量磁位法与二维有限元法、矢量磁位法和棱边有限元法的计算效率，证明了双标量磁位法的高效性。此外，研究还深入分析了电感与转子径向往移之间的关系，这有助于理解电机运行时电感的变化规律。同时，论文探讨了电机端部效应对其磁场分布和电感的影响，这在电机设计时是不可忽视的因素。 实验结果证实了理论计算的电感值的准确性，这意味着这些计算方法可以可靠地应用于BSRM的设计和控制优化。这项工作对于推动无轴承开关磁阻电机技术的发展，特别是在高精度控制和高效能设计方面，具有重要的理论和实践意义。