用于水下航行器的新型轴向磁通永磁电机理论及实用技术研究

无铁心轴向磁通永磁电机是一种新型的电机,定子由线圈和高分子材料注塑而成，转子采用传统轴向磁通转子或Halbach阵列的形式。由于这种电机具有高效率、高功率密度及噪声小等优点，特别适合用于水下航行器的电推进系统，但其基础理论和实用技术尚不完备。本项目针对无铁心轴向磁通永磁电机的关键科学问题开展研究。采用有限元分析与解析计算相结合的方法建立电机的谐波数学模型，总结出考虑谐波影响的电机的设计方法和准则。以此为基础，采用等效磁网络研究实用、高效的最优化设计方法。并针对水下推进等应用场合，发展基于相变换热原理的高效散热技术，探讨其无位置传感器控制策略的稳定性和鲁棒性。为高效、高功率密度、高转矩密度、低噪声的无铁心轴向磁通永磁电机的进一步推广打下理论和实践基础。指导类似复杂三维结构的电机的研究。

无铁心轴向磁通永磁电机是一种新型的电机,定子由线圈和高分子材料注塑而成，转子采用传统轴向磁通转子或Halbach阵列的形式。由于这种电机具有高效率、高功率密度及噪声小等优点，特别适合用于水下航行器的电推进系统，但其基础理论和实用技术尚不完备。本项目体系化的研究了无铁心轴向磁通永磁电机用于水下航行器驱动领域的主要问题，为轴向磁通电机理论体系的进一步发展提供了基础，所提出的方法能够有效地指导电机及其控制系统的设计，提高驱动系统性能。.本报告阐述了无铁心轴向磁通永磁电机的理论和应用中关键科学问题。建立了此类电机的谐波数学模型、参数化磁网络模型和非稳态温升模型；并以此为基础提出了实用、高效的电机的优化设计方法；发展了其无位置传感器控制策略；并探讨了基于相变换热原理的散热技术。为高效、高功率密度、高转矩密度、低噪声的无铁心轴向磁通永磁电机的进一步推广打下了理论和实践基础。