雙T極型對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制研究

安治國(guó) 張馳 張振 郭韜文 高衛(wèi)林

摘? 要：振動(dòng)和噪聲是開關(guān)磁阻電機(jī)亟待解決的問題，其產(chǎn)生的主要原因之一是電磁切向力突變引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。針對(duì)三相12/8極開關(guān)磁阻電機(jī)存在的這一問題，在傳統(tǒng)模型基礎(chǔ)上提出一種T型定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，采用有限元靜態(tài)電磁場(chǎng)仿真得到不同參數(shù)定、轉(zhuǎn)子雙T型開關(guān)磁阻電機(jī)靜態(tài)特性曲線與磁場(chǎng)云圖。在此基礎(chǔ)上，通過Simulink動(dòng)態(tài)仿真分別對(duì)比了傳統(tǒng)策略控制和直接轉(zhuǎn)矩控制時(shí)，800r/min、1600r/min二種轉(zhuǎn)速工況下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，得出雙T型開關(guān)磁阻電機(jī)極靴尺寸對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：雙T型定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)能通過降低換相時(shí)刻的電流突變減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)能具有抑制作用。

關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機(jī)；轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；動(dòng)態(tài)仿真；振動(dòng)

DOI：10.15938/j.jhust.2023.05.001

中圖分類號(hào)： TM352

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 1007-2683（2023）05-0001-10

Research on Torque Ripple Suppression of Switched

Reluctance Motor by Double T-shaped Poles

AN Zhiguo，? ZHANG Chi，? ZHANG Zhen，? GUO Taowen，? GAO Weilin

（School of Mechatronics and Vehicle Engineering， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400060， China）

Abstract：Vibration and noise are the urgent problems to be solved in switched reluctance motor. One of the main reasons is the torque pulsation caused by the sudden change of electromagnetic tangential force. Based on the problem in three phase 12/8 pole switched reluctance motor， a T-shaped stator and rotor structure is proposed for switched reluctance motor. Static characteristic curves and magnetic field cloud diagrams of double T-shaped switched reluctance motor with different parameters and rotor were obtained by finite element static electromagnetic field simulation.On this basis， the torque ripple at 800 r/min and 1600 r/min under the two speed conditions of traditional strategy control and direct torque control were compared by Simulink dynamic simulation. and the influence law of the size of the pole boot on the torque ripple coefficient of the double T-shaped switched reluctance motor is obtained. The results show that the double T-shaped stator and rotor structure can reduce the torque fluctuation by reducing the current mutation at the commutation time， and has a good suppression effect on the torque ripple of switched reluctance motor.

Keywords：switched reluctance motor; torque ripple; optimization design; dynamic simulation; vibration

收稿日期： 2022-06-13

基金項(xiàng)目： 重慶市科委項(xiàng)目（cstc2019jcyj-msxmX 0761）；重慶市研究生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目（JDDSTD2019007）.

作者簡(jiǎn)介：

張? 馳（1998—），男，碩士研究生；

張? 振（1996—），男，碩士研究生.

通訊作者：

安治國(guó)（1976—），男，博士，副教授，E-mail：anzhiguo@cqjtu.edu.cn.

0? 引? 言

開關(guān)磁阻電機(jī)（switch reluctance motor， SRM）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、調(diào)速范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，不需要永磁體而且在運(yùn)行時(shí)各相獨(dú)立工作使其能適用于高溫高速等惡劣工況以及不會(huì)因?yàn)槟骋幌喙收嫌绊懫渌嗬^續(xù)工作，運(yùn)行可靠性非常高，因此開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用前景越來越廣闊。但是，由于開關(guān)磁阻電機(jī)自身的雙凸極結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，由轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)引發(fā)的噪聲問題和特定頻率下的諧振問題尤為明顯。所以，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制研究成為目前SRM研究熱點(diǎn)之一［1-4］。

開關(guān)磁阻電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩是由各相的脈沖轉(zhuǎn)矩疊加而成的，所以并不是一個(gè)穩(wěn)定值，它有一定的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，而在換相時(shí)刻電流的突變會(huì)讓轉(zhuǎn)矩波動(dòng)更加明顯［5］。根據(jù)SRM輸出轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，降低SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方式主要有兩類：一類是電機(jī)本體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，另一類是電機(jī)控制策略優(yōu)化。其中后者有大量的學(xué)者進(jìn)行探索并且已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成果，目前SRM控制策略主要是電流反饋控制和轉(zhuǎn)矩反饋控制，學(xué)者們?cè)谶@兩類控制的基礎(chǔ)上提出了直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制［6-7］、轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)控制［8-10］、變結(jié)構(gòu)控制［11］以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、迭代學(xué)習(xí)等智能控制策略［12-14］。雖然這些控制理論已經(jīng)在減小SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)方面有了許多成效，但SRM自身結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)矩特性的局限性會(huì)使控制策略帶來的優(yōu)化效果顯著降低。因此對(duì)SRM本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化來降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可以從根本上改善SRM的振動(dòng)性能。

目前，一些學(xué)者針對(duì)SRM本體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)研究。張?chǎng)蔚忍岢鲈谵D(zhuǎn)子兩側(cè)開設(shè)輔助槽，改變轉(zhuǎn)子齒形來調(diào)整表面磁通從而降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行效率［15］。Ling Q Z等提出在鋁制轉(zhuǎn)子中加入扇形鐵芯，在改善電機(jī)性能的同時(shí)降低了電機(jī)的振動(dòng)［16］。Jin W L以及Li等在所有轉(zhuǎn)子齒的同一側(cè)開設(shè)V型輔助槽，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)椴劭诜较驎r(shí)能降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)但反向則沒有效果，而且對(duì)平均轉(zhuǎn)矩有影響［17-18］。蔡燕等結(jié)合麥克斯韋張量法和有限元分析法，比較四種轉(zhuǎn)子齒型對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響，并采用帶極靴的轉(zhuǎn)子齒型降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)［19］。Ishihara Y等采用步斜的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，即每步錯(cuò)開一定的角度且相互獨(dú)立控制，結(jié)果顯示運(yùn)用此結(jié)構(gòu)的SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和電磁徑向力都有一定程度下降而且電機(jī)效率得到了提升［20］。Sheth N K采用有限元仿真方法，仿真求得能使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最低且平均轉(zhuǎn)矩不受影響的最優(yōu)定、轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)，不同相數(shù)的SRM運(yùn)用不同的定、轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)組合以求抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)［21］。Zhang Y等基于克里格模型結(jié)合遺傳算法分析求解最優(yōu)SRM氣隙幾何設(shè)計(jì)參數(shù)，與優(yōu)化之前的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相比有所降低，表明此方法對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)具有抑制作用［22］。大多數(shù)關(guān)于電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的文獻(xiàn)都只通過有限元一種方式來分析，而結(jié)合實(shí)際控制方法來分析SRM改進(jìn)結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響還很不充分。

本文針對(duì)SRM提出一種改進(jìn)型定、轉(zhuǎn)子齒形，即在定、轉(zhuǎn)子齒頂兩側(cè)增加一段極靴，形成定、轉(zhuǎn)子雙T型結(jié)構(gòu)，以達(dá)到降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的目的，并對(duì)極靴尺寸對(duì)SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的影響進(jìn)行研究。

1? SRM模型設(shè)計(jì)

1.1? SRM模型及參數(shù)

針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立的三相12/8極SRM原型及雙T極型樣機(jī)如圖1所示，設(shè)定不同的SRM模型的額定電壓均為240V，額定功率均為2.2kW，額定轉(zhuǎn)速均為1600r/min，其怠速轉(zhuǎn)速設(shè)為800r/min。與原型樣機(jī)相比，設(shè)計(jì)出一種改進(jìn)型定、轉(zhuǎn)子齒形，即在定、轉(zhuǎn)子齒頂兩側(cè)增加一段極靴，形成定、轉(zhuǎn)子雙T型結(jié)構(gòu)。定、轉(zhuǎn)子兩側(cè)的極靴結(jié)構(gòu)參數(shù)為定、轉(zhuǎn)子極靴長(zhǎng)、寬尺寸dm，SRM模型主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

雙T極型SRM模型極靴尺寸dm分別取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3mm。研究中選用的不同SRM模型參數(shù)如表2所示。

1.2? SRM數(shù)學(xué)模型建立

為了更精確的計(jì)算開關(guān)磁阻電機(jī)的性能，需要建立SRM非線性模型。當(dāng)忽略各相之間的互感作用時(shí)，SRM的各相電壓平衡方程為

Un=Rin+ψn（in，θ）in dindt+ψn（in，θ）θ dθdt（1）

式中：θ為轉(zhuǎn)子位置角；Un、in、ψn分別為電機(jī)第n相繞組兩端的電壓，電流以及磁鏈。

電機(jī)磁鏈可用各相電感與電流的乘積表示

ψn=Ln（in，θ）·in（2）

式中：Ln為電機(jī)第n相繞組電感。

結(jié)合式（1）與式（2）能得出電流與電感的關(guān)系

in=ψnLn=1Ln∫（Un-R·in）dt（3）

在SRM運(yùn)行過程中，電機(jī)磁共能和磁儲(chǔ)能為

w′=∫i0ψ（θ，i）di（4）

wf=∫ψ0i（θ，ψ）dψ（5）

式中：W′為電機(jī)繞組磁共能；Wf為電機(jī)繞組磁儲(chǔ)能。

電機(jī)繞組磁共能對(duì)轉(zhuǎn)子位置角求偏導(dǎo)數(shù)可求得電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩為

Tn=W′（in，θ）θ|i=cosst≈inψ（in，θ）θ（6）

式中Tn為各相電磁轉(zhuǎn)矩。

SRM機(jī)電聯(lián)系平衡方程為

T=Jdωdt+fwω+Tn（7）

式中：T為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；J、fw、ω分別為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、黏滯摩擦系數(shù)以及電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。

由式（1）、式（3）、式（6）和式（7）構(gòu)建出開關(guān)磁阻電機(jī)的理論數(shù)學(xué)模型，該模型從理論上描述了電機(jī)的電磁和機(jī)電關(guān)系。由于其中L（θ，i）和ψ（i，θ）高度非線性，需要運(yùn)用Maxwell 建立二維電磁場(chǎng)耦合模型進(jìn)行有限元仿真得出精確得非線性電感和磁鏈特性曲線，以建立精確的SRM非線性模型。

2? 數(shù)值模擬方法

針對(duì)所研究的三相12/8極SRM，聯(lián)合靜態(tài)電磁場(chǎng)仿真與Matlab /Simulink動(dòng)態(tài)仿真對(duì)其進(jìn)行分析，聯(lián)合仿真流程圖如圖2所示。首先，運(yùn)用Maxwell軟件建立二維電磁場(chǎng)耦合模型，以0到12A的電流作為激勵(lì)源，采用單相勵(lì)磁的方式，將兩次步進(jìn)45°作為一個(gè)周期，對(duì)樣機(jī)及其改進(jìn)模型靜態(tài)特性與穩(wěn)態(tài)磁路進(jìn)行仿真分析，分別獲得SRM靜態(tài)特性（轉(zhuǎn)矩、非線性電感以及磁鏈與轉(zhuǎn)角、電流關(guān)系特性曲線）和磁場(chǎng)分布云圖。然后，根據(jù)Maxwell有限元靜態(tài)仿真得到的電機(jī)特性曲線在Matlab/Simulink軟件平臺(tái)搭建SRM本體模型，其中SRM本體模型中任一一相的數(shù)值模型如圖3所示。結(jié)合低速電流斬波控制（CCC）、高速角度位置控制（APC）和直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）三種控制方法搭建出開關(guān)磁阻電機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)速模型如圖4所示。通過動(dòng)態(tài)調(diào)速模型進(jìn)行仿真，研究怠速和額定高速運(yùn)行狀態(tài)下，雙T極型對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制效果。

電流斬波控制（CCC）如圖4（a）所示，是將輸出反饋的實(shí)時(shí)電流以及轉(zhuǎn)子位置角信息與給定值進(jìn)行對(duì)比，產(chǎn)生斬波信號(hào)使電流值保持在一定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。電流斬波控制輸出斬波信號(hào)有一定滯后性，因此對(duì)電流值的控制不能做到十分精確，尤其在換相區(qū)間電流會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩有一定影響，所以一般適用于低速工況。

角度位置控制（APC）如圖4（b）所示，是在保持繞組兩端電壓恒定情況下，通過改變開通、關(guān)斷角區(qū)間來調(diào)整相電流波形，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。低速工況下，反向電動(dòng)勢(shì)較小，采用角度位置控制會(huì)出現(xiàn)電流峰值過大，調(diào)速性能差。中、高速工況下，高速的斬波頻率會(huì)導(dǎo)致開關(guān)器件急劇損耗，采用角度位置控制能夠避免高頻率斬波，獲得良好的調(diào)速性能，因此適用于中、高速工況。

直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）如圖4（c）所示，是將反饋的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩和磁鏈與給定值進(jìn)行對(duì)比，產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)對(duì)功率變換器進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制。直接轉(zhuǎn)矩控制直接以輸出轉(zhuǎn)矩為控制對(duì)象，受電機(jī)電流以及其他參數(shù)變化影響較小，能有效限制電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

為了使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)得到量化，這里引入轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)［23］，其定義為：

Kt=Tmax-TminTav（8）

式中：Tmax、Tmin以及Tav分別表示電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的最大電磁轉(zhuǎn)矩、最小電磁轉(zhuǎn)矩和平均轉(zhuǎn)矩。該參數(shù)表示轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的大小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)小，說明電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制效果要好。

3? 結(jié)果與討論

3.1? 靜態(tài)仿真結(jié)果分析

靜態(tài)仿真分析得到原型與雙T極型SRM的兩個(gè)換相周期內(nèi)的靜態(tài)特性曲線如圖5所示。

從圖5（a）中可以看出，原型SRM勵(lì)磁開始階段，電感上升斜率小，輸出轉(zhuǎn)矩較小，這是由于電磁轉(zhuǎn)矩是由定、轉(zhuǎn)子之間氣隙的切向磁通密度變化產(chǎn)生的，氣隙的磁通密度變化對(duì)應(yīng)繞組電感的變化率，即電感的變化率越小，輸出的電磁轉(zhuǎn)矩越小。雙T極型SRM在初始階段擁有更大的電感變化率，因此能更快提升輸出轉(zhuǎn)矩，特別是模型四的定子繞組電感變化率為0.955，輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到16.3N·m，此時(shí)的極靴尺寸dm為1.5mm。隨著dm進(jìn)一步增大，定子繞組電感變化率開始逐漸減小，轉(zhuǎn)矩攀升趨勢(shì)相應(yīng)減緩。

從圖5（b）可以看出，與原型SRM（模型一）電磁轉(zhuǎn)矩最大值18.5N·m相比，雙T極型SRM的電磁轉(zhuǎn)矩最大值18.3N·m（模型二）僅降低了4.3%左右。對(duì)于不同參數(shù)的雙T極型SRM，當(dāng)極靴尺寸dm小于2.5mm時(shí)，雙T極型平均轉(zhuǎn)矩基本恒定；而當(dāng)dm大于等于2.5mm時(shí)，雙T極型SRM的轉(zhuǎn)矩攀升速率減緩，平均轉(zhuǎn)矩有明顯下降趨勢(shì)。

不同SRM模型通過穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)仿真得到的在換相時(shí)刻的磁場(chǎng)及磁力線分布云圖如圖6所示。由圖可以看出與原型SRM相比，在換相時(shí)刻，雙T極型SRM磁通密度相對(duì)較大，特別是模型四的磁通密度最高達(dá)到2.987T，相比原型SRM增加了31.4%。這是因?yàn)闃O靴的存在改變了定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙，使得氣隙磁密變大。通過比較改進(jìn)模型二、模型四與模型六發(fā)現(xiàn)極靴尺寸dm過小或過大會(huì)使磁密減小，說明dm在合適范圍內(nèi)能起到在換相區(qū)間增大磁密的作用，此作用能抑制在換相時(shí)電流躍變導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩突變，達(dá)到降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的目的。

3.2? 動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果分析

從圖7中可以看出，運(yùn)用CCC策略時(shí)，在一相開通的初始階段，原型SRM產(chǎn)生很顯著的電流波動(dòng)，這是由于在上一相電流關(guān)斷而該相電流剛剛開通時(shí)，由于電流的滯后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出會(huì)有明顯下降，為了保持輸出轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)需要輸入更大的電流，隨著轉(zhuǎn)子位置角的變化，所需電流隨之減小，所以在換相初始階段會(huì)產(chǎn)生很顯著的電流波動(dòng)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)因此增大。與原型SRM模型相比，在電流一定時(shí)，雙T極型SRM在初始階段轉(zhuǎn)矩攀升較快，對(duì)換相時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)能起到抑制作用。圖8為運(yùn)用APC策略時(shí)的電流對(duì)比圖，與圖7產(chǎn)生原理相同，不在贅述。

在兩種速度工況條件下，分別采用CCC和DTC控制策略以及APC和DTC控制策略，對(duì)表二中的不同模型進(jìn)行仿真對(duì)比分析。其中模型四與模型一（原型）采用不同策略進(jìn)行控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩對(duì)比結(jié)果如圖9和圖10所示。模型四與模型一轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)對(duì)比結(jié)果如表3所示。

當(dāng)轉(zhuǎn)速設(shè)定為800r/min，負(fù)載為6N·m時(shí)，采用CCC控制，得到的最優(yōu)的開通角為2°，關(guān)斷角為18°。由圖9（a）和（b）可以看出采用CCC控制，模型一換相時(shí)刻電流出現(xiàn)較大突變，因此轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)明顯，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)達(dá)到0.531。與模型一相比，模型四能明顯降低電流突變，并將轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)降到0.428，降低幅度為19.4%。當(dāng)采用DTC策略進(jìn)行控制時(shí)，給定磁鏈為0.1Wb，其他條件與CCC策略設(shè)定值相同，得到的轉(zhuǎn)矩輸出結(jié)果如圖9（c）和（d）所示。在800r/min的轉(zhuǎn)速工況下，模型一的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)為0.31，這表明，相比CCC策略，DTC策略能大大降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。模型四轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)僅為0.238。與模型一相比，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)降低了23.2%。

當(dāng)轉(zhuǎn)速設(shè)定為1600r/min，負(fù)載以及關(guān)斷角保持不變時(shí)，采用APC策略所得到的仿真結(jié)構(gòu)如圖10（a）、（b）所示。由圖可知，模型一的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)為0.743，而模型四為0.5。與模型一相比，模型四的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)降低了32.7%。結(jié)果表明該工況下，采用APC控制策略，模型四能有效抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。給定磁鏈調(diào)整為0.08Wb，負(fù)載保持不變，通過圖10（c）、（d）可以看出，采用DTC控制策略，模型一的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)為0.303，而模型四的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)降低到0.204，與前者相比降低了32.7%，證明此工況采用DTC策咯，模型四有較好的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制效果。

由結(jié)果可知，在采用CCC、APC和DTC三種控制策略時(shí)，與原型相比，不同的改進(jìn)模型矩脈動(dòng)均有不同程度地下降。在高速工況下抑制效果均更加明顯，而低速工況下抑制效果有所降低。

圖11所示為在不同控制策略以及不同轉(zhuǎn)速工況下的靴極尺寸dm與轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)KT的關(guān)系曲線，結(jié)果表明雙T極型SRM在不同控制策略和高、低轉(zhuǎn)速工況下都具有良好的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制性能。該結(jié)構(gòu)對(duì)高速工況下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制效果更明顯，表明高速工況能發(fā)揮該結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)化作用。通過圖11還能看出，合理的極靴尺寸dm取值能使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制效果達(dá)到最佳，當(dāng)dm為1.5mm時(shí)能將轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降到最低。如果dm進(jìn)一步增加，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制效果會(huì)有所降低，平均轉(zhuǎn)矩也會(huì)減小。

4? 結(jié)? 論

為了有效降低開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使電機(jī)整體運(yùn)行更加平穩(wěn)，提出一種雙T極型SRM模型，并建立了12/8原型和改進(jìn)型SRM有限元模型，比較分析了它們的靜態(tài)特性及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，得出的結(jié)論如下：

1）仿真得到不同SRM模型靜態(tài)特性曲線，得出雙T極型SRM模型在初始階段擁有更大的電感變化率，因此能更快提升輸出轉(zhuǎn)矩。

2）對(duì)不同SRM模型在高、低速工況下，分別采用APC和DTC、CCC和DTC策略時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行比較，結(jié)果表明雙T極型SRM能有效降低高、低轉(zhuǎn)速時(shí)SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。高速工況抑制效果更好，能使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)均降低32.7%，低速工況能使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)分別降低19.4%與23.2%。

3）雙T極型SRM模型中，極靴長(zhǎng)寬尺寸dm為1.5mm時(shí)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制效果最好，隨著尺寸增大，抑制效果開始降低，平均轉(zhuǎn)矩減小。

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（編輯：溫澤宇）