永磁同步直流转向电机的有限元仿真分析

魏家晓，辛世界，曲宝军，王艺淇，曲 浩

(山东理工大学 机械工程学院,山东 淄博 255049)

1 永磁同步直流电机的基本结构及国内外研究现状

1.1 永磁同步直流电机的基本结构

永磁同步直流电机由三部分组成，分别为电机本体、转子位置传感器、换相驱动线路。永磁同步直流电机与有刷电机的区别在于电机内的电子换相线路中的功率开关器件与电枢绕组直接相连[1],电机内转子的非驱动端轴伸处装有用来检测转子在运行过程中位置的转子位置传感器，与换相驱动线路一起替代了有刷直流电机的机械换相装置。图1为永磁同步直流电机的原理框图。

图1 永磁同步直流电机原理框图

1.2 国内外研究现状

永磁同步直流电机的发展要追溯到20世纪50年代，经过多年的发展，永磁同步直流电机技术现已比较成熟，体积越来越小，效率越来越高，安全可靠，应用场合也越来越广。世界各国也相继进行了大量永磁同步直流电机技术的相关研究并已取得了较大进步[2]。

无刷直流电机性能的改进离不开高性能材料的应用。随着全球电子技术的快速发展，为电机控制驱动器主电路所需的功率半导体器件提供了更为优质的高性能材料。同时，高速微处理器(MCU)和数字信号处理器(DSP)的出现，使得电机对信号的处理能力和速度大大提高，优化了电机的系统性能，使永磁同步无刷直流电机在精密度需求高的应用场合也占有了一席之地[3]。

2 电机的有限元分析和仿真

本文研究的永磁同步直流电机是专门被用于汽车线控转向系统的转向电机，如图2所示。……