环形永磁体夹置式混合励磁无刷爪极发电机的研究

为解决永磁发电机磁场调节困难和电励磁爪极发电机因存在电刷—滑环结构而导致的工作可靠性低的问题,提出了一种混合励磁无刷爪极发电机,由永磁体和励磁绕组共同产生气隙磁场,励磁绕组通过励磁支架固定在端盖,取消了电刷—滑环结构,且可以方便地通过调节励磁电流进行气隙磁场的调节。采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,确定了永磁体的合理尺寸。分析结果表明:采用新型混合励磁结构后,气隙平均磁密得到了较大提高,从而增大了电机的功率密度,改善了电机的低速发电性能;同时用较小的励磁电流即可产生较大的气隙磁密,降低了电机的励磁损耗。     

轴向磁通线圈辅助定子励磁双凸极无刷直流电机及转矩脉动抑制方法

传统永磁无刷直流电机(brushless direct current motor,BLDCM)无法控制永磁磁通量及永磁体固有缺陷,限制了其在许多高科技领域中的应用。该文提出新型双凸极无永磁BLDCM。突破传统结构原理,用轴向线圈磁场辅助径向定子励磁,取消永磁材料特性制约。线圈辅助定子励磁电机更高输出转矩特性可通过提高气隙磁通及电枢绕组的电流实现。用有限元软件进行数值分析并验证其准确性和有效性;基于该电机的特殊结构和电感模型,搭建联合仿真模型,用三相六状态角度导通方式,增加输出转矩,减小转矩脉动;根据辅助励磁线圈调磁特性,进行励磁线圈和电枢绕组混合之励磁电流-转矩控制。实验验证新型结构电机样机及控制方法的可行性和有效性。     

新型混合励磁无刷爪极发电机磁场调节特性的有限元分析

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出一种新型结构的混合励磁无刷爪极发电机,该电机由永磁体与励磁绕组共同作用产生电机磁场,通过改变励磁电流的大小和方向,可以实现电机磁场的调节,同时励磁绕组静止,取消了电刷-滑环结构,实现了无刷化,提高了发电机工作的可靠性。由于电机结构及磁路的复杂性,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,分析结果表明:在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、磁场调节范围宽和低速输出性能好的特点。     

基于Ansoft的新型开关磁阻电机磁路的有限元分析

针对传统开关磁阻电机的输出转矩脉动较大的情况,改进了电机的结构,提出在定子上加入永磁材料,使得电机成为混合励磁电机。通过励磁绕组来改变永磁材料的磁路,并使得其磁路成为轴向磁路,这样使得磁路更短,同时输出转矩更大。运用有限元分析软件Ansoft对新型开关磁阻电机进行了静态特性分析,着重分析了电枢电流、电枢截面积、气隙宽度、永磁体厚度、永磁材料对电机的转矩的影响。计算出电机转矩脉动随电枢电流和永磁体厚度的变化趋势,得到了电机转矩最大条件下的结构参数,对开关磁阻电机的改进具有一定指导意义。     

混合励磁无刷爪极电机磁场三维有限元分析

提出了一种新结构混合励磁无刷爪极电机。电机的磁场由爪极极面上永磁片、爪极极间永磁片和无刷爪极转子上的电励磁绕组三部分共同建立。采用三维有限元方法对所提出的一台六对极新结构混合励磁无刷爪极电机样机的空载磁场进行了分析,给出了三维有限元分析模型,计算了不同励磁电流时的电机气隙以及铁心中的磁场分布,给出了不同电励磁电流时气隙和转子的磁场分布图。由此证明了通过电励磁电流的调节可方便地改变电机气隙磁密。     

转子磁分路混合励磁同步电机电枢反应磁场与电感特性研究

提出转子磁分路混合励磁同步电机(HESM)的优化结构,探讨了磁场分布特性。通过与永磁同步电机(PMSM)的对比分析,研究了该电机的电枢反应磁场和电感特性。励磁绕组与磁分路结构的引入对该电机电枢反应磁场特性影响显著。电感特性由主磁路和磁分路的饱和程度共同决定,受到励磁电流和电枢电流的影响。在此基础上,分析了电感特性对其电动运行的影响,评估了永磁体的不可逆退磁风险。对比研究了一种新型HESM拓扑结构以研究结构变化对电感特性的影响。最后,研制了24k W转子磁分路HESM原理样机,三维有限元仿真与实验对比验证了其同步电感的变化规律。     

新型混合励磁无刷爪极电机磁场调节特性的三维有限元分析

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出一种新型的混合励磁无刷爪极发电机,它采用无刷结构,励磁绕组通过励磁支架固定在端盖上,由永磁体和励磁绕组共同作用产生气隙磁场,永磁磁场与电励磁磁场为并联关系.文采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行分析,分析结果表明:新型混合励磁无刷爪极发电机具有功率密度高、高效、可靠性高、转速调节范围更宽等特点.     

电枢磁场对零序谐波磁场励磁电流的影响机理分析与抑制

基于零序空间谐波磁场励磁的无刷同步电机,励磁电流的建立与电枢绕组中所注入的零序电流及转子谐波绕组的分布密切相关。同时,高次电枢谐波磁场和齿谐波磁场会对励磁电流产生干扰。为了提高励磁电流的稳定性和调节性能,该文深入分析合成电枢磁场产生的高次谐波和齿谐波电动势,研究干扰型谐波电动势对励磁电流的影响。并以2种具有不同槽极比结构的电机为例进行分析,表明在谐波绕组配合下,具有分数槽拓扑结构的电机转子谐波绕组中的高次谐波和齿谐波电动势得到明显削弱,励磁电流具有良好的调节特性。制作2种结构的样机进行实验,实验结果和2-D有限元结果一起验证了理论分析的正确性。     

交叉凸极转子混合励磁同步电机的结构原理与分析

讨论了一种新型交叉凸极转子混合励磁同步电机,详细论述了其结构特点及工作原理。考虑到电机的非对称结构,建立了三维有限元分析模型。通过静磁场分析得到了不同励磁作用下的磁场分布情况以及气隙磁密变化规律,利用瞬态场分析获得了电机的空载特性和功率特性曲线。有限元分析结果与理论分析一致,表明该新型混合励磁同步电机的直流励磁电流可以双向调节电机内合成气隙磁通,从而有效地调节电枢绕组感应电势。     

一种新型混合励磁爪极发电机的建模和计算

提出了一种具有混合励磁结构的爪极发电机的原理和模型，混合励磁爪极发电机是由永磁体和励磁线圈共同产生电机磁场的一种发电机，较之传统的电励磁爪极发电机，具有效率高、电机低速性能好，集线圈励磁的电压调节性能和高功率密度的优点，具有很好的研究前景和使用价值，但是，长期以来由于其结构和磁路的复杂、不规则性，又是典型的三维磁场特性，国内外对于这种新型电机的专题研究经典的从磁通管方法入手的等效磁网络法结合有限元法，通过分析，计算电机各部分磁导，构成爪极电机的三维等效磁网络，并采用三维有限元法计算了电机的自感，给出了相关的计算结果，以供设计人员参考。     

串联磁路混合励磁爪极发电机的结构设计和特性

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出了一种串联磁路混合励磁爪极同步发电机,利用磁路计算方法和三维有限元的分析研究了这种新型电机各部分的磁通密度大小,确定了合适的极对数和合理的磁钢厚度,探讨了这种新型电机的空载特性、外特性和调节特性.研究表明:串联磁路混合励磁爪极发电机合适的极对数为2,且磁钢厚度存在一个较为合理的优化值;相对于电励磁爪极发电机,它实现了励磁电流的双向控制;相对于永磁爪极发电机它使得输出电压的可调,在更宽的负载范围内实现了输出电压的恒定;在参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,该电机具有更高的气隙磁通密度和功率密度.     

爪极发电机负载漏磁计算

采用三维瞬态有限元方法对一台电励磁爪极发电机和一台混合励磁爪极发电机进行了负载漏磁计算。爪极发电机的特殊爪极结构决定了电机磁场呈三维分布,需要用三维数值方法计算。首先对永磁体进行了优化分析,确定了永磁体牌号和三维尺寸。接着分析了两种电机的气隙磁密波形。然后得到了在输出恒压的前提下两种电机不同转速和不同励磁电流下的负载平均漏磁系数以及最大输出功率。并且得出了两种电机效率与负载平均漏磁系数的变化关系。最后,计算值与样机实测值的一致性验证了计算结果的有效性。     

串联磁路混合励磁爪极同步发电机的结构设计

针对电励磁爪极电机效率低、永磁爪极电机磁场调节困难的问题,探讨一种新型串联磁路混合励磁爪极同步发电机,分析其结构及其工作原理,利用磁路计算方法和三维有限元的分析对电机进行了仿真,确定了合理的磁钢厚度和合适的极对数。     

外转子双馈双凸极永磁风力发电机的设计与研究

提出了一种新型的外转子双馈双凸极永磁风力发电机.该电机采用混合励磁结构形式,在电机的定子上同时存在直流励磁绕组和永磁体作为电机的励磁;电机的电枢绕组也安放在定子上,实现了定子的双馈形式;外转子全部由铁心组成,结构简单.该电机的创新在于每一块永磁体都有一对磁路与之相并联的附加气隙,这样可以更加有效地实现对气隙磁场的调节.由于气隙磁场可以随意调节,所以该电机可以在不同的转速和负载电流的情况下实现恒定的输出电压.     

基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

双凸极电机是一种新型的电机,它的电感参数对分析它的基本理论和运行特性至关重要。本文对三相电励磁的双凸极电机建立变网络等效磁路模型。在考虑励磁磁场和电枢磁场相互作用以及磁路饱和的基础上,利用该方法可以计算在任意转子位置、任意电枢电流、任意励磁电流下任一绕组自感和绕组之间互感。该计算结果和电磁场有限元分析结果进行比较,验证了该方法的正确性。最后,得到了不同情况下该电机电感参数变化的一般规律。     

基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

双凸极电机是一种新型的电机,它的电感参数对分析它的基本理论和运行特性至关重要.本文对三相电励磁的双凸极电机建立变网络等效磁路模型.在考虑励磁磁场和电枢磁场相互作用以及磁路饱和的基础上,利用该方法可以计算在任意转子位置、任意电枢电流、任意励磁电流下任一绕组自感和绕组之间互感.该计算结果和电磁场有限元分析结果进行比较,验证了该方法的正确性.最后,得到了不同情况下该电机电感参数变化的一般规律.     

不同极槽数配合的分立定子混合励磁磁通切换电机研究（英文）

混合励磁电机使用永磁体和励磁线圈共同作为励磁源,可以集成永磁电机高效率、高功率密度以及电励磁电机灵活调磁的优点。该文将研究一种分立定子混合励磁磁通切换电机,该电机的永磁体和励磁线圈均置于定子以省略电刷滑环,同时采用双定子结构以解决传统定子混合励磁电机的定子空间拥挤问题。该电机遵循磁通切换原理,静止励磁源产生的磁通被凸极转子调制,进而在电枢绕组上产生双极性交变磁链。该文将介绍该电机运行原理,并重点研究不同定转子极槽数配合的电机电磁性能,以说明该类型电机兼具高转矩密度和强调磁能力。此外,分析关键设计参数对电机转矩密度和调磁能力的影响,为电机设计提供指导。最后,制作并测试2台样机以完成实验研究。     

新型双定子混合励磁风力发电机三维有限元分析及实验研究

提出一种新型双定子混合励磁风力发电机,分析电机的结构特点及工作原理,计算电机的空载磁场分布、静态特性及空载特性,并对样机进行实验研究。基于三维有限元方法,采用ANSYS软件计算了电机的空载磁场分布,得到了空载内外定子电枢绕组磁链、内外定子电动势及合成电动势;根据磁链法分别计算了电枢绕组和励磁绕组电感等参数;分析了电机额定转速400 r/min时的空载特性。理论分析与实验结果表明：采用双定子的电机结构可使电机空载相电动势比相同条件下的单定子电机增加约23%;通过调节励磁电流,发电机相电动势在90~110 V之间变化。由圆套筒型整体永磁体组成的串联磁路并设置2个定子的新型电机结构可有效地提高低速电机的发电能力;双定子混合励磁风力发电机具有较好的调磁性能。     

新型混合励磁无刷爪极发电机的磁场调节特性分析及试验研究

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难等问题,提出一种新型的混合励磁无刷爪极发电机。介绍该电机的结构特点和磁场调节原理,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,设计并制造了试验样机。样机试验结果验证了有限元分析的正确性,并表明在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、功率密度高、低速输出性能好、励磁损耗低等特点。     

新型电励磁双凸极电机发电系统建模研究

电励磁双凸极电机(wound-excited doubly salient machine,WEDSM)的精确建模是对其进行各项研究的基础,传统的WEDSM建模方法通过构造各相电枢绕组的电感或磁链模型以搭建WEDSM的总体模型,该方法虽计及电枢反应但忽略了励磁磁场的影响,所以不适用于WEDSM发电系统。该文首先研究一种新型的电枢绕组自感Lp和电枢绕组与励磁绕组间互感Lpf的非线性建模方法,该方法通过分析WEDSM自身的电感特性以及励磁磁场与电枢反应对电感的影响,拟合出同时计及励磁电流和电枢电流的影响系数,以建立Lp和Lpf的模型。同时本文基于励磁自感Lf的幅值在定转子对齐位置处只与励磁电流及该定子齿上的电枢电流有关的特性提出一种励磁绕组自感的精确非线性建模方法。在此基础上,该文建立发电系统模型,有限元仿真结果以及实验波形验证了模型的精确性。