● 摘要
无轴承开关磁阻电机（BLSRM）是近年来新发展起来的一种电机，它不仅保留了开关磁阻电机结构简单、成本低、调速范围广、容错能力强的优点，还结合了磁悬浮轴承无摩擦、无需润滑和维护、寿命长等优点，满足了高速、超高速领域对驱动系统的要求，因此，自发展以来就受到国内外学者的广泛关注。本文以无轴承开关磁阻电机的电磁设计与分析为研究内容，具体工作如下：
首先，为了解决传统无轴承开关磁阻电机转矩和悬浮力之间的强耦合，以及长磁路的缺点，提出一种新型12/14结构无轴承开关磁阻电机。与传统无轴承开关磁阻电机相比，本文所提出的新型电机具有以下几个显著优点：第一，结构简单，且定子上相互独立的转矩磁极齿和悬浮力磁极齿使悬浮力和转矩自然解耦；第二，内径圆弧为非等间距的特殊定子结构使得新型12/14无轴承开关磁阻电机的转矩极磁通采用短磁路结构，这在一定程度上有利于提高电机的功率密度。
其次，文中详细推导了悬浮力的数学模型用于指导新型无轴承开关磁阻电机悬浮极参数的设计和校验，并利用仿真软件ANSOFT给出相应的仿真结果，验证数学模型的正确性。
再次，针对新型的电机结构，文中采用二维有限元进行参数化设计，重点介绍了电机极数的选择、极弧的选择、以及气隙的选择等，最终给出了设计样机的参数和电磁仿真特性。
然后，考虑到新型12/14无轴承开关磁阻电机为两相电机，不具备自启动能力，文中采用阶梯式转子结构。为了在自启动的基础上优化电机的性能，本文采用曲面响应法和遗传算法相结合的方法对阶梯参数进行优化，并给出最优结果。
最终，针对所设计的新型样机，为了清楚地表示其耦合特性，定义了新的耦合度函数，并利用ansoft仿真分析了其两种耦合特性，即转矩和悬浮力之间的耦合，以及两悬浮通道之间的耦合。并结合及实验平台，给出了相应的实验结果。