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作者：向文乐;向青青;李圳;刘志强;
单位：长沙理工大学国际工学院;长沙理工大学卓越工程师学院;长沙理工大学汽车与机械工程学院;
摘要：传统直流无刷电机齿槽分布受限导致气隙磁场波动，会造成转矩输出波动较大，故需要同步匹配设计复杂的驱动控制系统与控制算法。为此，提出一种新型的三定子直流无刷电机拓扑结构。通过等效磁路法计算出三定子直流无刷电机的主要结构尺寸。设计了三定子直流无刷电机的绕线方式和换向逻辑，驱动控制简单。基于Ansoft maxwell仿真软件，建立了电机有限元模型，仿真分析了电机静态磁场分布、气隙面域磁密分布和空载反电动势等。得到了三定子直流无刷电机的转矩特性：其转矩峰值可达8.5 N·m；电感特性：其三相绕组间磁场相互解耦，互感为0，自感平均值为4.5 mH；效率与损耗特性：不计机械损耗的情况下电机理想效率可达92%。研制了试验样机并进行试验验证，有限元分析和试验结果表明：三定子结构电机磁通密度高，输出转矩大，转矩峰值较单定子电机提升了42%；输出转矩波动小，较单定子电机波动降低了30%。在额定转矩为7.5 N·m的情况下，电机转速从启动到500 r/min的响应时间仅为0.8 s；从500～1 000 r/min的响应时间仅为1.5 s；从1 000～1 500 r/min的响应时间仅为2.1 s。
关键词：三定子直流无刷电机;;等效磁路法;;静态磁场;;气隙磁密;;空载反电动势;;有限元分析
基金资助：大学生创新训练计划（国家级）：分相控制的三定子直流无刷电机设计及驱动方法研究（S202310536062）
