多物理场仿真开关磁阻电机定子的径向电磁振动

由于双凸极结构及磁饱和特性,开关磁阻电机较它型电机有较大的径向振动.通过多物理场仿真方法,开展定子壳体径向电磁振动耦合仿真.先通过二维电磁场有限元,分别在三相和六相工作模式下,计算额定转速下电机各定子齿所受径向电磁力密度的时程.再利用定子振动特征方程,进行了定子的模态分析.最后,将电磁力密度施加到相应定子齿作为外部激励,通过瞬态结构场分析获得了定子壳体的整体变形,以及关键节点加速度在时域和频域的振动特性.结果表明,在三相模式下,正方变形模态是壳体的典型振型;在六相模式下,椭圆变形是壳体振动的典型振型.正方变形时的加速度幅值要小于椭圆变形.该工作能从振动方面指导开关磁阻电机工作模式的选择和优化.     

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。     

开关磁阻电机转子径向电磁合力的解析建模

由于开关磁阻电机的双凸极结构及磁饱和特性的存在,运转过程中转子径向电磁力的表征缺乏系统有效的方法,造成电机转子振动和噪声分析困难。该文综合等效电路和麦克斯韦应力法,给出了单定子线圈激励下转子所受径向电磁力的表达式。在六对绕组分别采用方波电流和叠合电流激励的工况下,推导了偏心转子运转过程中所受径向电磁合力的解析表达式。在额定转速下,分析了转子所受径向电磁合力的时间历程和频谱分布规律。电磁有限元仿真计算表明该解析模型具有较高的精度,为后续分析开关磁阻电机转子的机电耦合振动奠定了基础。该文建模方法还可用于不同定转子极数的其他开关磁阻电机转子在运转过程中的径向电磁合力建模。