文献综述

1.课题的背景与意义

近年来，随着微电子和电力电子等相关技术发展，工程领域中机电一体化调速电机的应用越来越广泛，一些有特色的电机如步进电动机，开关磁阻电动机，双凸极电动机涌现出来[1-3]。双凸极永磁电机，顾名思义，就是定子与转子结构都是凸极结构，与开关磁阻结构相似，其定、转子均为凸极齿槽结构，定子和转子铁芯由硅钢片叠压而成，定子上装有集中绕组，空间相对的两个定子齿上的绕组串联构成一相，转子无绕组，按永磁体安放位置不同，可分为定子永磁型和转子永磁型，增强了可靠性和机械稳定性，之后同该电机相应的调速系统也得到了研究[4-6]。最新研究结果表明[7]该电机具有结构简单，效率高，力矩电流比大，功率密度高以及控制灵活等特点，正日益受到关注。但双凸极电机的气隙磁场方向均为径向，故而散热性能不佳，为充分利用双凸极电机定位力矩小，效率高及轴向磁通电机散热好，结构扁平特点，将双凸极电机与轴向磁通电机的结构进行融合。该设计考虑了极间磁饱和，边缘效应以及永磁磁通与电枢反应得交互作用。电机磁漏也作为参数设计的重要参考。利用所计算的发电机参数进行实体建模，利用有限元分析，给出仿真结果，从而初步证实该新结构电机的可行性。

2.课题的国内外研究现状的介绍以及应用

双凸极永磁电机（Doubly salient permanent magnet motor,简称DSPM ）是磁阻电机和永磁电机的有机结合，是随着功率电子学和微电子学的飞速发展在90年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统，是开关电机的创造性发展[9-12]。该系统由双凸极永磁电机、功率变换器、位置传感器和控制器四部分组成。DSPM系统的主要优点是结构简单、控制灵活、动态响应快、调速性能好、转矩电流比大，可实现各种特殊要求的转矩转速特性，功率因数接近于上效率高，是电工学科近年来继开关磁阻电机之后又一全新的研究方向。从T.A.Lipo教授的DSPM电机及其他类型的电机性能对比可以看出双凸极永磁电机具有许多优点。此外，英国，法国，德国等也相继开展了对DSPM电机及控制系统的研究工作。但目前国际上对DSPM电机的研究仅停留在初步理论和样机试验阶段。对于DSPM电机仍然有大量的基础理论问题，包括电机参数的计算，模型建立，分析方法，控制策略等有待深入探讨。我国对DSPM电机的研究刚起步，在小功率调速和伺服领域取得初步的应用[13]。

3.应用前景

从1967年开始，英国Leeds大学和Nottingham大学相继对开关磁阻电机进行了深入研究[14-17]，并合作研制了一些样机，研究结果表明:电动机成本明显低于同容量的异步电机，而单位输出功率和效率都高于同类的异步电机驱动装置。这一结果与传统观念中的同步磁阻电机功率因数、效率均低于异步电动机相悖，关键是现代功率电子技术、微电子学和计算机发展为开关磁阻电动机的综合技术性能提供了有效支持，同时也保证了其经济性。1980年，Leeds大学的Lawrenson教授等人发表的著名论文《变速开关型磁阻电动机[14]，标志着开关磁阻电机正式得到国际社会的承认。目前，开关磁阻调速电动机以调速性能好，结构简单，效率高，成本低等特点，已经在迅猛发展的调速电动机领域争得了一席之地，一扫长期以来双凸极磁阻电机效率低的传统观点，在许名场合得到广泛应用.双凸极变速永磁电动机是随交流调速系统，功率电子学及微电子学的飞速发展应运而生的一种新型机电一体化的调速系统，其独特的结构和优良的电气性能正得到愈来愈多的关注和研究。

相信随着微电子和电力电子技术的进一步发展，电子元件成本的下降，单片机功能的日益完善，高性能的永磁材料的普及和成本下降，以及DSPM电机设计理论，系统优化设计，控制策略等的深入研究，DSPM电机调速系统可能在成本、性能方面超出现有的交流变频调速系统和开关磁阻电机调速系统，在调速和伺服领域取得突破性发展[13]。

参考文献

[1] LIAO Y,LIANG F,LIPO T A.A novel permanent magnet motor with double salient structure[J].IEEE Trans.on Industrial Application,1995,31(5):1096-1074.