磁浮开关磁阻电机径向力的有限元分析

基于磁浮开关磁阻电机径向力与电流的数学模型，应用有限元方法分析了径向力与转子位置角、径向力与径向绕组电流之间的非线性函数关系，以及不同方向径向力之间的耦合关系。仿真结果验证了所用数学模型的有效性，并为精确描述磁浮开关磁阻电机的数学模型、控制系统的进一步设计提供了依据。     

开关磁阻电机非线性径向力的有限元计算

开关磁阻电机的径向力存在着严重的非线性,它是转子位置角和定子相电流的非线性函数,因此如何分析和计算开关磁阻电机的非线性径向力模型是研究振动与噪声的关键问题。该文基于有限元原理,通过虚位移法对开关磁阻电机的径向力非线性模型进行分析和计算。最后,应用ANSYS软件计算样机径向力的有限元模型,得到了径向力与转子位置角和定子相电流的非线性关系曲线,为开关磁阻电机非线性振动及控制研究奠定了基础。     

基于改进磁密计算的开关磁阻电机径向力解析建模

现有的麦克斯韦应力法计算开关磁阻电机(SRM)径向力的过程中,气隙磁通密度的求取过于简化。由于麦克斯韦应力法的积分路径较简单,气隙磁通密度的准确度直接影响了径向力求取的精度。综合等效磁路法和麦克斯韦应力法,精确计算了SRM气隙磁通密度,给出了单相激励下定子径向电磁力的表达式。在角度位置控制(APC)方式下,推导了转子运转过程中定子径向电磁力的解析表达式。在有限元软件上进行了仿真,对比分析了解析计算得到的径向力在时域和频域的分布,解析结果和有限元仿真结果相比表明,即使在2倍额定电流下误差也能维持在10%以内。     

开关磁阻电机径向力的计算与分析

<正>1开关磁阻电动机噪声分析SR电机的噪声由三大类组成:电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声。其中磁吸力力图使磁路的磁阻最小。磁吸力可分为两个方向的分量:切向磁吸力和径向磁吸力。切向磁吸力正是所需要的使电机运转的电磁转矩,是波动性的,会使转子运行不平稳,产生振动,通过转子轴和端盖发射噪声。     

开关磁阻电机非线性特性的有限元计算

利用有限元方法对开关磁阻电机的非线性特性进行了研究。考虑到开关磁阻电机的磁饱和、非线性及磁场疏密分布的情况，利用ANSYS软件对开关磁阻电机在不同转子位置、不同电流载荷下的磁场分布进行了二维有限元分析和计算，据此可求得电机的参数和性能，作为电机进一步优化和控制的依据。对AN—SYS的求解功能进行了深一步的挖掘和应用，使此软件在电机中的应用更趋于模块化、通用化，大大提高了计算速度，节省了机时。     

开关磁阻电机定子振动的有限元分析

开关磁阻电机(SR电机)定子固有频率的研究对降低电机的噪声和优化控制策略有重要的意义，本文给出了SR电机振动模态分析的数学模型，利用ANSYS有限元软件对不同求解模型进行了详细的计算和分析。结果表明，考虑散热筋、机座和接线盒的三维模型的有限元分析结果与实验测得值有较好的一致性。     

开关磁阻电动机的径向力计算

噪声是开关磁阻电动机的主要缺点,而径向力是噪声的主要根源。利用二维有限元方法计算出开关磁阻电机的径向力,对于优化设计电动机结构以减小径向力的幅值,和优化换相时刻以减小径向力的变化,从而达到降低振动和噪声目的有很好的指导意义。     

基于ANSYS的开关磁阻电动机径向力计算及二次开发

针对开关磁阻电动机双凸极结构的特点，系统阐述了用Ansys对电动机进行有限元分析的前处理、求解和后处理以及二次开发的关键步骤；给出了Ansys下磁阻电动机径向力和转矩的计算方法，分析了不同的定转子极弧角度对电机径向力和转矩特性的影响。通过二次开发，为该型电动机的优化设计打下了良好基础。     

新型磁悬浮开关磁阻电机的有限元分析

为了解决传统的磁悬浮开关磁阻电机定子同一齿极上的转矩绕组与悬浮力绕组的强耦合的问题,本文提出一种采用了混合定子极的新型8/10极磁悬浮开关磁阻电机模型。混合定子中都只有一套绕组,其中四极产生转子所需转矩,另外四极产生转子回到平衡位置的径向力。本文利用Ansoft软件建立电机模型,进行了静态转矩特性仿真、电磁径向力数值计算和动态仿真研究。仿真结果为此新型电机的优化设计和进一步研究提供了理论依据。     

单绕组磁悬浮开关磁阻电机径向力数学模型

针对现有的单绕组磁悬浮开关磁阻电机在建立数学模型时常忽略磁饱和影响的不足,利用麦克斯韦应力法,结合等效磁路分析法,推导了考虑磁饱和特性的单绕组磁悬浮开关磁阻电机径向力数学模型。以一台样机为例,建立有限元仿真模型,同时对比基于虚位移法推导所得的数学模型,验证数学模型的正确性和优越性,为电机的运行特性分析、本体优化设计以及控制策略研究提供更准确的理论依据。     

磁悬浮开关磁阻电动机转子径向偏心时的仿真

磁悬浮开关磁阻电动机结合了开关磁阻电动机和磁轴承的特点,通过电磁力控制转子径向位置。分析了磁悬浮开关磁阻电动机悬浮力和旋转力的产生原理。基于开关磁阻电动机转子的四个特殊位置,利用二维有限元方法分析了转子位于中心位置与有径向偏心时的电机内部磁场,给出了磁场分布图、径向悬浮力与径向偏心矩的关系曲线、旋转力与径向偏心矩的关系曲线,为进一步描述磁悬浮开关磁阻电动机悬浮力与旋转力的模型提供了依据。     

双定子磁悬浮开关磁阻电机直接转矩与直接悬浮力控制

研究一种双定子磁悬浮开关磁阻电机。该电机采用内-外双定子结构,内定子和外定子上分别设置悬浮力绕组和转矩绕组。在结合拓扑结构说明其运行原理的基础上,针对该电机同时存在转矩脉动和悬浮力脉动过大的问题,提出了直接转矩(DT)与直接悬浮力控制(DSFC)策略。比较了传统方波控制策略与所提控制策略下系统的转矩脉动、悬浮力脉动以及转子径向位移波动。仿真结果表明:DT/DSFC不仅能提高系统动态响应速度,而且有效抑制了转矩和悬浮力脉动,削弱了转子径向抖振,验证了所提控制策略的有效性与优越性。     

开关磁阻电机非线性特性的有限元计算

利用有限元方法对开关磁阻电机的非线性特性进行了研究。考虑到开关磁阻电机的磁饱和、非线性及磁场疏密分布的情况,利用ANSYS软件对开关磁阻电机在不同转子位置、不同电流载荷下的磁场分布进行了二维有限元分析和计算,据此可求得电机的参数和性能,作为电机进一步优化和控制的依据。对AN-SYS的求解功能进行了深一步的挖掘和应用,使此软件在电机中的应用更趋于模块化、通用化,大大提高了计算速度,节省了机时。     

外转子开关磁阻电动机有限元分析

提出了外转子开关磁阻电动机的一种设计方案，并通过有限元方法对其进行分析计算，绘制了该电机的磁场分布图和磁化曲线簇。为该电机进一步分析、改良提供了重要的依据。     

无轴承开关磁阻电动机模型分析与控制

在研究无轴承开关磁阻电动机的电机模型后,对影响它的六个悬浮力系数进行了仿真分析,在此基础上对这六个悬浮力系数合理简化,并针对径向两自由度的解耦提出三种参数的控制器。采用反馈线性化方法进行了动态解耦,最后分别采用三种参数的控制器在Matlab环境下进行了整个径向位置控制系统的仿真建模。仿真结果显示,控制器采用两个参数时就可达到比较好的解耦效果。     

无轴承开关磁阻电机磁饱和特性的电磁场分析

阐述了无轴承开关磁阻电机径向悬浮力产生的原理,考虑电机内复杂的磁场饱和情况,定性分析了主、副绕组电流大小对悬浮力的影响.计及磁场饱和,建立了无轴承开关磁阻电机的有限元分析模型,以一台3kW样机为例计算了各种主、副绕组电流组合时的转矩与悬浮力.数值计算结果验证了定性分析所得结果,表明无轴承开关磁阻电机在运行中存在比传统开关磁阻电机更加复杂的磁饱和现象,磁饱和使得电机悬浮力与绕组电流关系严重非线性,而且悬浮力大小并非总是随绕组电流的增加而增加,存在随电流增加悬浮力减小的情况,这必然给稳定悬浮控制带来困难.     

Radial Force Analytic Modeling for a Novel Bearingless Switched Reluctance Motor When Considering Rotor Eccentricity

Abstract—Analytic modeling of radial forces is proposed for the novel bearingless switched reluctance motor, where the rotor eccentricity is taken into account. The novel bearingless switched reluctance motor's model is never disclosed, even though there are many advantages, such as fewer suspension windings and simpler control circuit and algorithm, when compared to the conventional bearingless switched reluctance motor. The analytic model of radial forces is very important to achieve this new bearingless switched reluctance motor's suspension control. The rotor eccentricity is a key cause to affect the radial forces. This article calculates the air-gap permeances through considering rotor eccentricity. The self-inductance and mutual-inductance expressions of the motor torque windings and the suspension windings are derived by using the magnetic equivalent circuit method. The derived radial force model discloses the effects of winding currents, rotor position angle, and rotor eccentricity displacement. The finite-element analysis based results verify the built model.