无刷直流电机系统场路耦合法设计实验研究

   摘要：针对无刷直流电机的工作特性，在电磁设计基础上，提出一种基于场路耦合法的无刷直流电机系统分析与设计方法。该方法建立在无刷直流电机电磁场有限元分析模型和电气控制系统模型基础上，即通过电磁场与     电气系统的耦合协同仿真分析，精确设计无刷直流电机系统。
在此基础上建立了对应的实验系统。实验结果与分析结果一致，表明该分析设计方法的正确性和可实现性。
关键词：无刷直流电机；电磁设计；场路耦合法；有限元分析；实验
  O引  言
   实现无刷直流电机系统的精确设计，除了通过有限元电磁场方法对电机进行电磁优化设计外，还必须在设计之初考虑控制器与电机的耦合作用，对控制器作用下无刷直流电机系统性能进行预测。
目前对于无刷直流电机系统设计较多采用电磁场分析，以实现电机本体的优化设计，但难以甚至无法实现控制器作用下电机系统的运行性能分析。场路耦合法通过将电机电磁场分析模型和控制系统模型相结合，并采用时步法的准稳态场一路结合的求解方式，可深入研究无刷直流电机系统各部分间的相互耦合关系和耦合因素，因而为无刷直流电机系统的准确设计与性能分析提供了有效的手段。本文针对风机用无刷直流电机系统，首先通过电磁场分析完成电机本体的优化设计，进而建立了包括电机电磁场有限元分析模型和控制系统仿真模型，利用simplorer+Maxwell 2D进行场路耦合法协同仿真，准确地预测了所设计无刷直流电机系统运行特性。相同条件下实际系统的实验运行进一步验证了本设计方法的正确性。
1无刷直流电机电磁优化设计
  1．1电机基本参数
    所设计无刷直流电机性能指标如下。额定功率200 w；****功率250 w；额定电压12 V；转速范围1 500 r／min~3 000 r／min,效率不低于85％。
    电机主要尺寸可按下式考虑

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