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。     

混合励磁爪极发电机的磁场调节特性分析

针对电励磁爪极发电机输出功率较低、永磁式爪极发电机磁场不可调节的缺点,研究了一种特殊结构的混合励磁爪极发电机。阐述了该发电机的结构组成、工作过程及磁场调节原理,利用三维电磁场有限元软件JMAG分析了其空载磁场分布情况及磁场调节特点。结果表明,与相同结构参数的电励磁爪极发电机相比,混合励磁爪极发电机具有更高的气隙磁通密度和更宽的磁场调节范围等优点,为进一步深入探索爪极发电机提供了一定的理论基础和技术参考。     

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。     

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。     

基于三维等效磁网络法计算混合励磁爪极发电机负载特性

用三维等效磁网络方法计算了一台新型混合励磁爪极发电机负载特性.传统的电路法和磁路法不适合求解此类发电机电磁场.等效磁网络方法计算时间短且计算精度较高,在给出新型结构发电机三维等效磁网络模型的基础上,进一步通过计算得到混合励磁爪极发电机负载特性,最后给出输出电流优化结果.与有限元计算结果的一致性验证了计算结果的有效性,对混合励磁发电机的优化设计具有一定的理论参考价值.     

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.     

基于模糊自适应PI的混合励磁爪极发电机控制系统研究

在给出混合励磁爪极发电机数学模型的基础上,建立了基于模糊自适应PI的控制系统.系统具有响应快、动态性能好、控制灵活等优点.对控制系统进行仿真;仿真结果验证了控制系统的实效性,对于爪极发电机控制系统设计具有一定的理论参考价值.     

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。     

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。     

爪极发电机空载漏磁计算

用三维有限元方法计算一台电励磁爪极发电机和一台新型混合励磁爪极发电机漏磁系数。爪极结构的特殊性决定了爪极发电机磁场呈三维分布,需用三维数值方法计算。采用有限元商用软件包通过前处理、加载和后处理等程序,得到电励磁爪极发电机和混合励磁爪极发电机不同结构参数下的空载漏磁系数,并总结出不同结构参数下漏磁系数的变化规律,对于不同类型爪极发电机的结构设计、磁场分析以及参数优化设计等方面的研究提供一定的理论参考。     

混合励磁爪极同步电机磁路结构及其调磁性能

在分析轴向/径向磁路混合励磁同步电机磁路与性能优缺点的基础上,提出了四种新结构轴向/径向磁路混合励磁爪极同步电机。详细分析了这四种电机的拓扑结构及磁路,给出相应的磁路图。采用三维有限元技术计算了不同励磁电流时电机气隙磁通。分析与计算结果表明,所提出的四种结构的混合励磁爪极同步电机,均具有较好的调磁性能,其中非对称交错永磁电机的弱磁和增磁性能最好,可满足宽调速同步电动机的需要。     

混合励磁磁通切换电机等效磁路模型

混合励磁磁通切换电机（flux-switching hybrid excitationmachine,FSHM）是一种新型定子励磁型交流无刷电机,具有磁链双极性、结构简单、功率密度高、运行可靠等优点。改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了对永磁气隙磁场的有效调节与控制,而引入导磁磁桥可提升气隙磁场调节范围。以建立电枢绕组磁链最大位置的等效磁路模型为切入点,推导了峰值磁通表达式,探索了磁桥段相对磁导率的估算方法,结合有限元仿真分析了磁桥厚度变化与磁桥式FSHM初始气隙磁密、磁桥磁密、气隙磁场调节能力、磁力线路径转移等特性的关系。样机的有限元仿真及实验结果与等效磁路模型预测趋势基本一致,验证了建模方法与理论分析的正确性,可用于指导磁通切换电机的设计与性能分析。     

新型非对称交错混合励磁同步电机电磁设计

分析了新型非对称交错混合励磁同步电机的结构特征与工作原理。阐述电机的电磁设计理论与设计方法,包括电磁负荷与电机主要尺寸确定、定转子结构设计和励磁绕组的设计等。据此设计并制作一台2 kW、8极样机,对样机进行不同负载条件下的调磁性能测试,给出不同转速和励磁电流时空载线反电动势变化及负载输出转矩变化情况。实验结果表明：该电机结构新颖,调磁性能较好,只需相对较小的励磁电流便可实现气隙磁通的宽范围调节。     

切向磁钢混合励磁同步电机空载磁路计算及三维场分析

提出一种新结构切向磁钢混合励磁同步电机,分析其结构特点和运行原理。结合该新型电机径/轴向磁路特点,建立了空载等效磁路模型。通过求解非线性磁路方程,计算得到不同励磁磁势下径向与轴向磁路的磁通分布、主气隙磁密、空载感应电势。利用三维有限元法,研究了轴向磁路对径向磁路的影响,从而明晰主气隙磁场随励磁磁势的变化关系,与磁路法计算结果和理论分析是一致的,表明电机气隙磁密高、气隙磁场可调。所建立空载磁路模型及三维有限元分析方法为该新型电机的优化设计、性能分析以及负载特性进一步研究奠定了基础。     

新型混合励磁磁通切换型磁阻电机的变结构磁路模型

为使磁通切换型磁阻电机(flux switching motor,FSM)兼具节电效果与励磁调节能力,提出一种新型单相混合励磁磁通切换型磁阻电机(hybrid excitation flux switching motor,HEFSM),其由励磁绕组与永磁体共同提供励磁磁动势,结构独特,磁路复杂。同时,提出一种适用于该电机静态特性分析的磁路模型建模方案,包括适用于结构变化的气隙及铁心磁阻确定方法,同时避免了重新列解磁路方程,求解方程时对磁化曲线进行插值处理,使得铁心的磁导率为非线性,更加贴合实际情况。设计制作了样机,进行了有限元仿真与实验研究。仿真、实验结果与所建模型计算结果对比表明,所建立的模型能够较好的反应电机的实际特性,为该类电机的设计、分析提供了参考。     

一种馈能式IGBT串联动态均压电路

在分析绝缘栅双极晶体管（IGBT）动态电压分布机理的基础上,针对IGBT集-射极电压斜率不同引起电压不均衡问题,提出一种集-射极电压斜率变化的馈能式动态均压电路.该电路具有快速性好、损耗小、可靠性高等优点.通过建立IGBT串联仿真电路,对该动态均压电路进行仿真验证.结果表明,该动态均压电路在IGBT串联运行时不仅能够很好地抑制因IGBT集-射极电压斜率不同步造成的电压不均衡,而且能够有效防止过电压的发生,确保了IGBT串联的安全运行.