盘式开关磁阻电机临界重叠位置磁化曲线计算

针对三维有限元方法分析轴向磁场盘式开关磁阻电机时计算机配置要求高、耗时长及不适于电机的优化设计和基于定转子极中心线对齐位置和定子极中心线和转子槽中心线对齐位置这两个关键位置的磁路法计算精确度不高等问题,对转子齿前沿和定子齿前沿重叠位置即临界重叠位置处磁化曲线进行解析计算.利用三相6/4极和12/8极轴向磁场盘式开关磁阻电机的有限元仿真结果及磁阻最小原理划分该位置处磁链并进行计算,推导出该种电机临界重叠位置处磁化曲线,并与三维有限元方法的计算结果进行对比.分析结果表明,此种解析法的计算精确度符合要求.计算结果验证了解析分析计算的正确性.     

盘式开关磁阻电机两条关键位置处磁化曲线的解析计算

轴向磁场盘式开关磁阻电机综合了轴向磁场盘式电机和开关磁阻电机的优点,具有重要的应用价值,对这种电机性能的分析和设计是基于其不同转子位置处的磁化曲线。本文以三相6/4极轴向磁场盘式开关磁阻电机为例,采用解析方法,推导得出了该电机定、转子齿中心线对齐位置和定子齿中心线与转子槽中心线对齐位置两个关键位置处的磁化曲线,通过三维有限元方法及实验样机测试,验证了本文给出的解析计算方法的精确性。     

转子结构对轴向磁通开关磁阻电机的影响分析

轴向磁通开关磁阻电机具有传统开关磁阻电机和轴向磁通电机的优点,能够适用于许多场合.考虑到工程样机装配过程中转子磁极的固定问题,在转子中引入凸台结构.研究了理想状态下轴向磁通开关磁阻电机定、转子极弧系数和转子厚度对电机性能的影响;在保证定、转子极弧系数和转子厚度不变的前提下,对引入的凸台结构进行分析,选取了最佳的凸台厚度...     

三角函数的开关磁阻电机磁链解析模型

针对现有高精确度开关磁阻电机磁链解析模型在转矩计算时过于复杂的问题,根据由磁链与转子位置曲线的对称特性,提出了一种基于三角函数的新型开关磁阻电机磁链解析模型。模型中与转子位置相关的磁链用最高次谐波数为4次的傅立叶级数表示,各谐波项的系数由一个6阶多项式表示。误差分析表明,模型计算出的磁链与转矩与通过有限元方法获取的数据匹配良好,达到现有解析模型的精确度,同时大幅减少瞬时转矩的计算开销。系统仿真和实测结果表明,在斩波控制与角度控制两种模式下,仿真和实测结果具有很好的一致性;在基于72 MHz主频的ARM Cor-tex M3内核CPU中运行磁链和转矩计算软件,其执行时间分别为60μs和187μs。     

磁链模型的双开关磁阻电机无位置传感器控制

针对开关磁阻电机( SRM)转子位置传感器带来的成本提高、可靠性降低的问题,研究双SRM无传感器控制.利用SRM两个特殊位置的磁链特性,建立非线性磁链解析模型,给出磁链模型中的参数计算方法,提出双开关磁阻电机无位置传感器控制策略.以TMS320F2812 DSP为控制核心,搭建两台18.5 kW SRM控制器,并实现双...     

开关磁阻电机非线性径向电磁力解析建模

针对开关磁阻电机径向电磁力严重的非线性问题,首先采用基于磁动势乘以磁导的解析法并结合铁心材料特性曲线,来预测开关磁阻电机的饱和磁场,然后运用麦克斯韦应力方程求解得到非线性的径向电磁力。该解析法可用于求解任意极对数的开关磁阻电机在任意转子位置下的径向电磁力。结果表明,解析结果与有限元结果整体吻合较好,进一步验证了该方法的有效性,从而为开关磁阻电机的振动噪声预测与优化研究奠定基础。     

轴向磁通永磁同步电机快速等效磁路分析

轴向磁通永磁同步电机具有轴向长度短、结构紧凑、体积小、转矩密度高等特点。然而其磁场为三维磁场,模型过于复杂,难以直接运用经典解析法进行快速求解与计算。为快速完成轴向磁通永磁同步电机的前期估算,文中提出一种简化等效磁路模型来快速计算轴向磁通永磁同步电机的基本性能。该磁路模型通过合理的等效,将三维轴向磁通永磁同步电机模型转化为多层二维等效模型,进而运用等效磁路法和叠加法实现电机性能的计算。最后,以10极12槽双定子单转子轴向磁通永磁同步电机为例,运用文中所述模型计算其气隙磁密,永磁磁链和空载反电动势并对不同分层数的电机模型进行了有限元的仿真。结果表明,本文等效磁路模型的计算精度与三维有限元法相近,且耗时极短,更有利于该类电机的工程初算。     

横向磁通永磁同步电机非线性动态等效磁网络模型分析

为了缩减电机设计周期,该文针对横向磁通永磁电机提出一种非线性动态等效磁网络模型。该模型引入电机饱和深度系数来反映电机不同饱和程度对导磁材料性能的影响。文中着重分析定转子齿和气隙位置磁通管的划分和相应磁阻的计算。在电机转动过程中,根据定转子的相对位置,把电机的一对极范围划分为8个区域,每个区域内的等效磁阻分布均相同。并且用统一的拓扑表示这8个区域的等效磁网络,从而将动态过程转化为静态拓扑。在求得电机磁链的基础上,对电机的电感、空载反电势进行分析计算。最后通过有限元方法和实验,验证该模型的有效性。     

开关磁阻平面电机电磁特性分析

为了加快开关磁阻平面电机的开发与应用,详细阐述了开关磁阻平面电机的组成结构和运行机理。对气隙磁导进行计算,并推导出动子3个特殊位置的电感和磁链解析计算式。采用Ansoft Max-well 3D软件进行了仿真实验,应用三维有限元法分别计算3个特殊位置的电感和磁链,并与解析计算结果进行对比,绘制了磁化曲线。仿真实验结果证明解析计算式的正确性,具有一定的实用价值。     

横向磁场开关磁阻电机永磁屏蔽技术研究

首先阐述了横向磁场开关磁阻电机转矩提升原理，着重分析了漏磁通产生原因以及对电机性能产生的影响，在此基础上研究了一种具有双边永磁屏蔽外转子低速横向磁场开关磁阻电机，介绍了样机的结构特点，并采用三维等效磁网络法对样机进行了磁场计算，研究表明利用装设在定、转子极间的永磁体能有效屏蔽漏磁通，增加磁通变化率，提高输出转矩。样机的计算结果和试验结果基本吻合。     

模块化开关磁阻式横向磁通电机设计与分析

基于开关磁阻电机的运行原理和横向磁通电机的结构特点,提出一种新型的模块化开关磁阻式横向磁通电机(modularswitchedreluctancetransversefluxmachine,MSRTFM)。该电机结构简单,其定、转子铁心均为采用硅钢片叠制的U型结构,定子绕组直接绕制在U型铁心上,易于模块化加工。相比于传统的开关磁阻电机,MSRTFM具有横向磁通电机的优点,可以实现电、磁负荷解耦灵活设计,从而有效提高转矩密度和运行效率,因此适合于电动汽车等高效、高转矩驱动领域。介绍MSRTFM的基本结构与运行原理,给出该电机电磁设计的方法和公式推导过程。由于MSRTFM的磁场呈三维分布,因此采用三维有限元分析(3D finite element analysis,3D-FEA)对电机的磁链和转矩等参数进行了计算。此外,将MSRTFM与传统的径向磁通开关磁阻电机(switched reluctance machine,SRM)进行了对比,验证了所提电机的良好性能。根据设计参数与有限元仿真结果,研制了小功率实验样机,并对电机的主要性能开展实验研究,验证了设计结果与有限元计算分析的正确性。     

磁极分段式高速轴向磁通永磁电机转子强度研究

为了满足机械强度要求,高速永磁电机通常采用径向磁通结构。随着非晶合金等新型超薄软磁材料的发展,高速高频轴向磁通永磁电机逐步引起关注。为此,针对一种适合于高速运行的磁极分段式轴向磁通永磁电机转子结构进行研究。建立了该转子结构强度解析计算模型,分别利用解析法和有限元法计算了不同极弧因数、转子轮缘宽度以及转子磁极分段数对转子机械强度的影响规律。同时研究了磁极分段式结构对轴向磁通永磁电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和转矩密度等电磁性能的影响。结果证明采用磁极分段式结构能有效提高转子强度,相关研究工作为高速轴向磁通永磁电机的设计提供参考。     

12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮力全周期模型构建

12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统磁通与多个转子齿铰链，导致悬浮系统的等效磁路在整个转子位置周期内具有变结构特征，需要提出新的建模方法，揭示全位置周期内的悬浮力动态变化特性。针对上述问题，该文基于有限元模型开展了12/14磁悬浮开关磁阻电机悬浮力电磁特性分析，明晰了转子位置动态变化下的悬浮系统磁通铰链规律。利用麦克斯韦应力法“区域性”建模优势，提出“主-边磁路并行解析”策略，构建了考虑磁通多齿铰链的全周期悬浮力数学模型。通过有限元分析的方法验证了模型优良特性。开展实验研究，结果表明，建立的悬浮力模型可以有效揭示12/14磁悬浮开关磁阻电机独特本体结构下的悬浮力特性，实现稳定悬浮，进一步验证了所提建模方法的可行性。该方法可以推广至一类具有悬浮系统磁通多齿铰链特征的磁悬浮开关磁阻电机建模研究中。     

轴向磁通开关磁阻电机的电流斩波控制研究

以轴向磁通开关磁阻电机为对象,介绍了轴向磁通开关磁阻电机控制技术,包括轴向磁通开关磁阻电机调速系统的基本原理和轴向磁通开关磁阻电机的三种基本控制方法,即电压斩波控制、电流斩波控制和角度位置控制,并在轴向磁通开关磁阻电机上应用电流斩波控制方法进行研究。     

基于三维等效磁网络模型的混合励磁同步电机电磁特性分析

针对分析混合励磁同步电机电磁特性时,三维有限元法计算量大、耗时长,解析法难以考虑铁磁材料饱和影响的问题,提出一种改进的三维等效磁网络模型。该模型考虑了模块化定子齿和转子极靴不均匀饱和,磁极间漏磁、磁极端部漏磁和定子槽内漏磁,能够快速预测具有模块化定转子结构的新型混合励磁同步电机的电磁特性;在建模过程中,根据电机转动时定转子的相对位置,建立相应的气隙磁导等效模型,以进行动态分析。利用该模型,计算了混合励磁同步电机的气隙磁通密度分布、磁链、反电动势和转矩,分析了电机的励磁调节能力。最后,将计算结果与三维有限元、样机实验结果进行比较,验证了该模型的准确性和有效性,为具有三维磁通路径特性的复杂结构电机提供一种快速的初期设计方法。相比于传统模型,该模型精度提高约9.5%;相比于三维有限元法,该模型所需计算时间仅为其0.05%。     

开关磁阻电机电磁力和转矩的解析表征

由于磁饱和非线性,开关磁阻电机电磁合力和转矩的计算缺乏系统有效的方法,造成电机振动和噪声评价困难。本文综合等效电路、拟合函数和麦克斯韦应力法等方法,推导电磁合力和转矩的完整解析表达。先通过等效磁路法计算出电机在4个特殊角度位置的磁链,然后利用函数拟合法获得电机的磁链转矩和切向力;再基于麦克斯韦应力法,推导单定子绕组受激时转子所受电磁径向力的表达式;最后在六相绕组轮替方波电流激励下,计算转子转动受到的电磁合力和合转矩。经电磁有限元仿真验证,证明该解析表征更加便捷高效。它基于初步设计的结构尺寸和硅钢参数,体现了电机参数之间的联系。结果为后续开展转子弯扭耦合振动行为和噪声控制研究奠定了基础。     

轴向磁通开关磁阻电机的起动发电研究现状

介绍了轴向磁通开关磁阻电机的起动发电控制技术,其中包括轴向磁通开关磁阻电机调速系统的组成和轴向磁通开关磁阻电机的三种基本控制方法,即电压斩波控制、电流斩波控制和角度位置控制,指出轴向磁通开关磁阻电机在电动车辆、纺织工业、家电应用等领域良好前景。     

基于磁链级数模型的开关磁阻电机无位置传感器控制

利用两个特殊位置的磁链模型,建立了较为精确的开关磁阻电机(SRM)非线性解析模型。与需要大量磁链数据的传统建模方法相比,容易实现且计算效率高。在此基础上提出了开关磁阻电机位置检测方法,并开发完成了一台15kW三相12/8极无位置传感器SRD样机。实验结果表明,该系统具有较好的动态特性和较高精度,系统最大位置检测误差≤2°。     

基于DSP的开关磁阻电机磁链特性检测与神经网络建模

基于实测磁化曲线提出一种开关磁阻电机小波神经网络磁链模型.设计了基于DSP的开关磁阻电机磁链特性检测系统,在上位机中采用离散方法计算磁链值,获得不同角位置下的电机磁化曲线族;利用实测磁链特性建立神经网络模型,选择Mexican hat小波函数作为隐层激励函数,采用下降梯度法对网络进行训练以确定模型参数.仿真结果表明,所...     

汽车起动用开关磁阻电动机能量优化数字仿真和实验研究

为了便于转子位置信息检测,首先讨论了开关磁阻电机电流一磁链一位置关系的基席原理,给出了一种基于能量优化的磁链法的间接位置检测方案,然后推导出平均转矩最大化戢数学模型,并利用Madab仿真出不同转速下的最优开关角,最后通过实验予以验证.