基于有限元法的开关磁阻电机转矩脉动优化

抑制转矩脉动是近些年来开关磁阻电机研究的热点问题之一,准确计算电机电磁场是设计、分析开关磁阻电机的关键。研究了一种在转子齿两侧开半圆形槽的改进型转子齿形,通过转子齿形的改变带来气隙磁场的改变,即削弱了气隙径向磁密,同时提高了气隙切向磁密,达到减小转矩脉动的目的。利用有限元法,对一台12/8极转子两侧开半圆形槽的开关磁阻电机建模,通过参数化计算开槽位置和开槽大小。仿真结果表明,在开关磁阻电机转子齿两侧开半圆形槽,可以有效地减小开关磁阻电机的转矩脉动,并且增加电机的平均输出转矩。     

一种新型多齿开关磁链直线电机的关键问题

提出一种省永磁、高推力性能的新型多齿开关磁链直线电机;推导分析直线电机端部开断引起的电磁推力与定位力特点,比较3种端部辅助齿形状对推力特性的影响,结果表明与内部齿相同的端部辅助齿可使直线电机得到较好性能;与旋转电机同样电枢高度及齿槽宽度的直线电机电密偏高,故增高电抠使槽面积增大到2.5倍,之后分析FSPM直线电机非饱和时推力表达式及饱和对电磁性能的影响,永磁优化分析表明21 mm高度永磁体可以使本设计电机达到最大推力,最后示出了不同轭部高度、不同气隙时,最佳永磁体高度的选择规律.     

Maxwell 3D在开关磁阻平面电机结构设计中的应用

利用Maxwell 3D电磁场有限元分析软件对开关磁阻平面电机结构进行优化设计.对两种电机结构(动子宽齿结构、动子等齿结构)进行3D静磁场建模与仿真,获得磁场分布特性和电磁推力特性.仿真结果表明,等齿结构与宽齿结构相比,饱和程度低.而且等齿结构电磁推力的最大值较大,可控范围宽,即等齿结构要优于宽齿结构.仿真结果为电机结构设计和研制提供了一定的理论依据.     

开辅助槽对永磁直线伺服电机法向力波动的影响

单边平板型有铁心永磁直线伺服电机(PMLSM)由于具有推力大,功率密度高的特点,是目前应用最为广泛的一种直线电机,但由于齿槽效应、端部效应及磁场谐波的影响,电机在运行过程中初、次级之间存在较大的法向力波动,其中齿槽效应引起的法向力波动一方面以摩擦力扰动的形式引起切向推力的波动,另一方会面引起机床的振动。为此,采用Maxwell stress tensor推导初级边齿无限长永磁直线电机空载齿槽法向力的解析表达式,通过对整数槽和分数槽PMLSM法向力波动谐波分量的分析,得出电机初级齿开辅助槽对齿槽法向力波动谐波次数和谐波幅值的影响规律。利用Ansoft Maxwell有限元软件对单边永磁直线电机开辅助槽前后的法向力波动情况进行仿真分析,仿真结果与解析结果基本一致,验证了解析分析方法的正确性,为削弱PMLSM法向力波动提供了理论指导。     

真空泵用开关磁阻电机转矩脉动抑制分析*

开关磁阻电机在驱动真空泵的过程中存在转矩脉动大影响运行稳定性的问题。为了改善这个问题,首先用Maxwell张量法对转矩脉动进行了理论分析。在此基础上,采用在转子齿两侧开梯形槽的方案,并研究了梯形槽齿顶高度、槽宽、槽深和开槽角度对开关磁阻电机转矩脉动的影响。通过有限元仿真获得算例电机的择优设计方案,在该方案下开关磁阻电机的平均转矩增大了14.8％,转矩脉动系数降低了20.3％。     

基于Magnet的直线开关磁阻电机仿真研究

基于Magnet的仿真环境,建立了直线开关磁阻电机系统的仿真模型。在此基础上对直线开关磁阻电机的基本特性进行了仿真研究,获得了对齐位置和不对齐位置的磁场分布、静态电磁参数和动态性能仿真结果,并研究了不同开通位置和关断位置对电机动态性能的影响,仿真结果可以指导直线开关磁阻电机系统的设计和开通、关断位置优化。     

平面开关磁阻电机电磁性能分析

为了进一步完善平面开关磁阻电机的设计理论及其结构优化设计方法,本文深入研究平面开关磁阻电机电磁性能。详细介绍了平面开关磁阻电机结构,理论分析了平面开关磁阻电机电磁模型,利用Ansoft Maxwell建立了平面开关磁阻电机三维瞬态有限元模型,基于建立的有限元模型深入探讨了电磁推力、法向力与励磁电流、气隙长度、动子轭厚度之间的关系,研制了一台平面开关磁阻电机样机,并搭建了样机测力系统,进行了样机电磁性能的实验研究。研究结果表明,实验结果与有限元仿真结果相吻合,验证了提出的平面开关磁阻电机电磁性能分析方法的有效性和正确性。     

一种磁悬浮直线开关磁阻电机悬浮模块设计与分析

磁悬浮直线开关磁阻电机继承了直线开关磁阻电机的优点,结合有效的悬浮设计方案,在磁悬浮运输系统中具有一定的应用潜力。研究了磁悬浮直线开关磁阻电机的悬浮模块及其改进结构,分析磁场分布和磁路模型,在此基础上,利用有限元软件进行仿真,通过结果分析发现所提出结构具有天然解耦的结构特点,可以实现悬浮力控制和推力控制解耦以及悬浮力控制与动子前进位置解耦,通过线性调节悬浮电流即可线性控制悬浮力,使悬浮电流控制为标量控制,大大降低了悬浮控制系统的复杂性。此外,改进结构可以有效提高悬浮电流利用率,减小悬浮绕组损耗。     

直线永磁无刷直流电动机端部力的分析

直线永磁无刷直流电动机由于动子开断产生的端部效应引起推力波动问题.文章从理论上分析了其端部力的影响因素,对动子结构进行了优化,建立了仿真模型,并对优化结构进行了验证.     

背靠背Ω定子横向磁通永磁直线电机推力波动抑制

基于背靠背Ω定子聚磁动子横向磁通永磁直线电机(back-to-back Ω stator transverse flux permanent magnet linear machine,BBΩ-TFPMLM)前期研究基础，探索其推力波动对运行稳定性和定位精度影响的改善方法。首先，挖掘影响电机定位力的关键参数并对其影响机理进行剖析，提出一种通过旋转力矩来测量直线力的方法。其次，基于田口法和三维有限元分析方法对气隙长度、永磁体厚度、动子齿宽和错极距离进行仿真优化，以得到最优结构参数及电机定位力、推力、反电势曲线。最后，搭建样机实验平台测试优化参数。仿真和实验结果均表明：优化后的电机定位力峰-峰值减小38.3%，推力幅值增大21.1%，反电势幅值增大5.2%，验证了推力波动抑制方法的可行性。     

一种采用取向硅钢片的新型同步磁阻电机

同步磁阻电机（SynRM）结构简单、稳定可靠,但转矩和功率因数偏低,在过载运行下转子导磁桥和定子齿等磁通流经关键位置的硅钢片会逐渐饱和,使得电机发热增多,输出转矩降低。本文提出一种新型同步磁阻电机(NSynRM),通过在电机转子导磁桥表面增加使用取向硅钢片以及在定子齿部替换使用取向硅钢片来解决原电机中磁密饱和带来的问题。同原电机中的硅钢片相比,取向硅钢片在轧制方向具有高磁导率和高饱和磁密的特点,因此在新型同步磁阻电机中使取向硅钢片轧制方向沿着直轴磁场流通方向,能够使磁通沿着取向硅钢片顺利流通,增加电机的抗饱和能力。计算结果表明,新型同步磁阻电机在过载运行条件下,具有更大的转矩和功率因数,能有效降低电枢绕组温升,提高能量利用率。电机的电磁性能计算通过有限元软件完成。     

基于ANSOFT开关磁阻电机建模与控制策略的仿真研究

基于ANSOFT软件建立开关磁阻电机二维和三维有限元模型,采用不同控制策略对开关磁阻电机有限元模型进行动态仿真研究。将有限元仿真结果与MATLAB仿真结果进行比较,结果表明有限元法建立的模型及其驱动系统有利于对电机转矩和磁链特性进行准确分析,同时能指导开关磁阻电机及其控制系统的设计和优化。     

开关磁阻轮毂电机非线性建模及驱动控制仿真

针对开关磁阻轮毂电机气隙偏心产生的不平衡径向力对车辆平顺性造成的不利影响,提出一种基于电流斩波的脉冲调制控制（PWM）的方法抑制开关磁阻轮毂电机不平衡径向力,从根本上改善车辆平顺性。首先通过Ansoft Maxwell 对一台8/6极四相开关磁阻电机进行有限元分析,在获取电机特殊位置电感数据的基础上,采用傅里叶级数拟合的方法建立开关磁阻电机非线性模型,并与有限元分析结果做对比验证了该模型的准确性。在此基础上建立开关磁阻轮毂电机驱动模型和轮毂电机驱动电动汽车机电耦合一体化模型,将所提出基于电流斩波的PWM控制方法与传统电流斩波控制方法对车辆平顺性影响做对比,仿真结果显示基于电流斩波的PWM控制方法能有效降低开关磁阻轮毂电机不平衡径向力的大小,在提高电机输出转矩的同时改善轮毂电机驱动电动汽车平顺性。     

开关磁阻电动机新型功率变换器及仿真分析

提出了一种通过ＤＣ／ＤＣ变换器以在磁阻电动机绕组放电电流进行回馈的新型功率变换器,详细分析了其对系统性能的影响,并与传统的功率变换器作了比较,仿真计算了每种功率变换器下的系统输出电流及转矩波形,证实了该功率变换器对提高系统输出功率、减小转矩波动的有效性。     

基于三相半桥功率变换器的无轴承开关磁阻电机绕组结构分析

无轴承开关磁阻电机兼有开关磁阻电机和磁轴承的优点。功率变换器是无轴承开关磁阻电机的重要组成部分,其控制绕组电流,对电机旋转和悬浮性能有重要影响。悬浮绕组功率变换器采用三相半桥结构时,由于负载的不对称,存在中点电压漂移问题。该文简要介绍了电机悬浮原理和数学模型,将功率变换器和电机作为一个整体,分析了中点电压漂移的原因及绕组配置对中点电压的影响。给出了5种绕组结构形式下,各相悬浮力之和及其对中点电压的影响。通过合理配置绕组结构,使电机在恒定径向负载的情况下,中点电压波动大为减小。给出了4种优化的无轴承开关磁阻电机绕组结构。实验结果证明了理论分析的正确性。     

高速开关磁阻电机用纳米晶定子铁心磁特性研究

以1台4/2极结构高速开关磁阻电机(SRM)为研究对象,研究纳米晶铁心磁特性及其对电机性能的影响。将采用叠块切割法制备的纳米晶定子铁心与传统硅钢冲片铁心做对比测试。搭建电机测试系统,对分别装配两种定子铁心电机的静态特性和负载运行性能做对比分析。结果表明:纳米晶合金铁心具有高磁导率、低矫顽力及低损耗特性,在1 kHz、1 T条件下,其损耗仅为35W300硅钢铁心的1/20;纳米晶合金铁心提高了SRM在铁心不饱和区的相电感峰值,并在转速25 000 r/min负载运行下显著降低了电机温升和输入功率。研究结果可为高效、高速SRM设计提供参考。     

Test Results of an SRM Made From a Layered Block of Heat-Treated Amorphous Alloys

In order to produce high-efficiency motors at relatively low production costs, a layered block is made from amorphous iron sheets. From the block, stator and rotor cores of a test switched reluctance motor (SRM) are fabricated. The experimental results of the test machine are compared to another test machine made from low iron loss silicon steel type 35A300 in JIS standard. This silicon steel is equivalent to M-22, 300, and V300-35A in ANSI, BS601, and DIN46400, respectively. The validity of the test results is compared and verified through use of an analytical simulation software package. Approximately 6% improvement in efficiency is observed for the prototype SRM with the layered amorphous core material. The SRM test motor has an efficiency of 95.1% at a speed of 8500 r/min with an output of 2.4 kW.     

Assessment of Linear Switched Reluctance Motor's Design Parameters for Optimal Performance

This article presents an exhaustive study about the influence of some design parameters, such as the number of phases, pole stroke, and current density, in the behavior of a linear switched reluctance motor. The linear switched reluctance motor's performance is assessed, taking into account a set of quality indices, which are the energy conversion loop quality factor, propulsion force per unit of primary steel volume, per unit of copper mass, per unit of air-gap surface, and force ripple factor. The study is carried out by means of two-dimensional finite-element analysis. Finally, the results are discussed, and as a consequence, a set of linear switched reluctance motor configurations with optimal performance according to the quality indices is defined.     

Power Quality Improvement in a Four-Phase Switched Reluctance Motor Drive using Twelve-Pulse AC/DC Converter

This article deals with a 12-pulse AC/DC converter for improving power quality in a midpoint converter based switched reluctance motor drive at AC mains. The conventional six-pulse AC/DC converter fed midpoint converter based switched reluctance motor drive injects high content of current harmonics into AC mains. The proposed 12-pulse AC/DC converter with a small rating passive filter is capable of eliminating harmonic currents from light load to full load with a high power factor. The proposed switched reluctance motor drive system is designed, modeled and simulated in Matlab/Simulink environment and its performance is compared with a conventional six-pulse AC/DC converter fed switched reluctance motor to demonstrate the power quality at AC mains. The simulated performance of the proposed 12-pulse AC/DC converter fed switched reluctance motor drive is experimentally validated for power quality improvement.     

高尔夫球车用开关磁阻电动机设计

基于开关磁阻电动机的调速系统较之其它调速系统更具性能价格比,基于RMxprt设计并优化了一款小功率开关磁阻电动机,仿真结果表明所设计的电机适用于高尔夫球车等小型电动车辆。