双定子电机的发展状况及展望

与传统电机相比 ,双定子电机具有独特的性能。文章综述了国内外双定子电机的研究状况 ,预测了双定子电机的应用前景。

双定子锥形永磁同步电机的弱磁研究

提出一种新型的双定子锥形永磁同步电机方案,该电机由外内两个电机定子和锥形转子构成。通过控制内电机定子电流,实现锥形转子的轴向移动以增大气隙长度,同时减小定转子的耦合面积,从而实现永磁同步电机的弱磁扩速运行。论文给出了几种常见的双定子锥形永磁电机结构方案并阐述了其工作原理;建立了锥形永磁电机的等效磁网络和三维有限元模型,对其磁场分布及气隙磁通密度随锥角及转子轴向位移的变化进行了仿真分析,研究该类电机空载反电动势变化及弱磁扩速能力。研制了双定子锥形样机,对空载反电动势随锥角和轴向位移变化趋势进行了实验验证;理论分析和实验研究一致性良好。本文研究表明双定子锥形电机不仅具有良好的弱磁扩速性能,还具有宽恒功率区等优点,可为永磁电机弱磁扩速提供借鉴。

基于压缩机用磁场调制电机的谐波影响分析

磁场调制技术利用磁场谐波产生电磁转矩,同时也会对电机损耗、效率、噪声产生一定影响。分析了磁场调制技术对电机磁场谐波的影响,揭示了谐波对电机转矩特性的影响机理。分析并对比了实测电流下的径向电磁力,揭示了不同磁场谐波对主要径向电磁力的影响。提出了基于高阶磁导调制结构的噪声抑制技术,改善了磁场调制技术产生的主要径向电磁力,降低了压缩机电机的噪声,提高了磁场调制技术在压缩机电机中的应用价值,并通过实验验证了技术的有效性。

永磁电动机齿槽转矩的抑制方法

在永磁电机中 ,即使定子中没有电流 ,齿槽转矩也会存在。文中阐述了齿槽力矩产生机理 ,综述了抑制齿槽转矩的方法 。

双定子永磁同步电动机的结构设计

根据传统稀土永磁同步电动机的结构特点,设计出一种双定子结构永磁同步电动机,讨论了体积不变的条件下电机的输出转矩,探求利用该电机的结构特点抑制力矩波动的方法。对样机进行了实验测试,并得出相应结论。

电传动车辆永磁轮毂电机技术现状及展望

混合动力电传动是车辆技术研究的重要领域,是未来地面高机动通用平台全电化的基础,而轮毂驱动系统作为轮式车辆的动力核心,轮毂电机的性能尤为关键。概括了轮毂电机技术的国内外发展现状,总结了轮毂电机的发展趋势。基于电传动车辆轮毂电机单元高转矩、宽速域的目标需求,阐述了现存新型永磁电机在轮毂驱动领域的发展前景;归纳了永磁轮毂电机的关键技术问题;展望了电传动车辆永磁轮毂电机系统未来的发展方向。通过对国内外轮毂电机驱动系统理论研究和工程应用的全面综述,以期为未来电传动车辆电机的开发提供参考。

永磁同步磁阻电动机综述

详述了永磁同步磁阻电动机的发展及国内外研究现状,阐述了该类电机的工作原理、运行特性及主要优缺点。对永磁同步磁阻电动机研究的关键技术问题进行了归纳总结,综述了国内外学者针对永磁材料的选取及用量,磁障层数及形状等结构参数对电机性能改善的工作成果,为永磁同步磁阻电动机本体设计提供了借鉴。

轴裂相整数槽集中绕组永磁容错电机及其匝间短路故障抑制研究

针对传统分数槽集中绕组永磁容错电机相间隔离能力弱、匝间短路故障抑制能力不足的问题,该文提出一种轴裂相整数槽集中绕组永磁容错电机。该电机各相绕组沿轴向独立排布,实现了相间的电、磁、热及物理隔离。首先,介绍轴裂相整数槽集中绕组电机的基本结构,阐述其工作原理,分析其电磁性能。然后,理论分析该轴裂相整数槽集中绕组永磁电机匝间短路故障的抑制机理。在考虑绝缘接触电阻变化的基础上,将所提轴裂相整数槽集中绕组永磁电机与传统分数槽集中绕组永磁电机在不同接触电阻情况下的故障电流、损耗和温升进行对比和分析。研究表明,相比于传统分数槽集中绕组永磁容错电机,该文所提轴裂相整数槽集中绕组永磁容错电机在故障的各个阶段,其匝间短路故障的严重性均较低,并且故障对健康相的影响很小,实现了从电机结构上抑制和隔离匝间短路故障的目的。最后,加工一台轴裂相整数槽集中绕组永磁电机样机,完成对样机匝间短路电流和故障温升的测试,实验结果与理论分析和仿真结果一致,证明了上述分析的正确性。

混合电驱动用永磁同步电动机发展综述

介绍了各国在混合电驱动用驱动电动机、轮毂电机、起动/发电机方面的研究现状;分析了为提高电驱动用永磁同步电动机的比功率、转矩特性以及增强弱磁扩速能力的设计技术,并介绍了其他相关技术的研究情况。

轴向磁场永磁同步电机弱磁方法综述

介绍了轴向磁场永磁同步电机的结构分类,指出弱磁能力差是各类轴向磁场永磁同步电机的共性问题,总结了针对轴向磁场永磁同步电机的弱磁方法在国内外的研究现状,分类介绍了各方法的弱磁原理与弱磁效果,对弱磁方案的选取与应用提供了参考,也为新弱磁方法的研究提供了借鉴。

混合电动车用永磁轮毂电机电感特性研究

分析了内置式永磁轮毂电机中磁路饱和和交叉耦合在全电流范围内对交、直轴电感的影响,并对传统的双轴等效磁路模型加以修改,将交叉耦合电感考虑在内。运用有限元分析软件计算了高饱和情况下的交、直轴电感和交叉耦合电感。通过分析可以看到交叉耦合作用始终存在。设计有助于优化轮毂电动机的机械特性,满足电动车使用需求。

不同冷却结构的微型电动车用感应电机三维稳态温度场分析

以实际样机为实例,建立了微型电动车用风冷和水冷感应电机稳态温度场的热网络模型及有限元模型。以此模型为基础,计算了风冷、水冷电机额定负载运行下的热网络节点温度及稳态三维温度场分布。比较了热网络法与有限元法的计算精度及优缺点;探讨了风冷、水冷周向螺旋槽及轴向直槽冷却结构对电机温升的影响;分析了流体介质、转子鼠笼材料及机壳材料等与电机温度分布的关系和规律。用相应样机进行实验研究,实验结果与计算结果吻合,验证了仿真分析的正确性。

内置式永磁同步电机电感参数的研究(英文)

分析了永磁体磁势和电枢磁势共同作用时内置式永磁同步电机的电感特性,基于交流静态法,提出了一种改进的测量内置式永磁同步电机定子自感和互感以及交直轴电感的方法。为了考虑饱和和交叉耦合效应对电感参数的影响,该方法首先根据所测电压和电流数据计算出不同转子位置和电流下的磁链,然后根据磁链计算出电机自感和互感以及交直轴电感参数,并应用该方法进行了实测研究。结果表明,实测结果与有限元分析结果吻合较好,验证了该方法的可行性和有效性。

基于旋转高频信号法的IPMSM无位置传感器控制

研究了一种利用旋转高频电压信号实现内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制的方法。利用α-β轴系下的高频电流响应峰值表达式中的位置信息实现对转子空间凸极位置的检测;并通过跟踪高频电流矢量最大幅值所对应的相位角实现对转子磁极极性的辨别,进而构建了完善的转子位置观测器模型。基于此构建了IPMSM的矢量控制系统,分析了系统实现时的信号处理及死区补偿措施,并进行了仿真和实验研究。结果表明:该位置观测器能够有效实现对转子位置的估算,基于此观测器设计的IPMSM矢量控制系统具有良好的稳态和动态性能。

基于载波频率成分法的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

在分析内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)在两个静止参考轴系中的高频成分数学模型基础上,研究一种基于载波频率成分法的无位置传感器控制策略。为了能够提供持续的载波频率成分信号,采用三相三角波载波SPWM调制方式。推导了该调制方式下IPMSM的载波频率成分电流方程,根据载波频率成分电流峰值表达式中包含的转子位置信息实现了对IPMSM转子位置的估算。仿真和实验结果验证了该估算方法能够准确地实现IPMSM在全速域内的无位置传感器运行。

永磁轮毂电机齿槽转矩研究

针对永磁电机中非理想因素对齿槽转矩的影响,基于能量法和傅里叶级数解析方法给出了齿槽转矩的一般表达形式,并分析了理想及非理想条件下齿槽转矩的谐波成分。对一台12槽10极内置径向式永磁同步轮毂电机,应用有限元分析方法研究其在理想条件下以及存在定子椭圆和永磁体偏移的条件下的齿槽转矩。研究结果表明,在非理想条件下齿槽转矩发生明显改变,其中定子椭圆引起的低次谐波影响最大。提出了一种由步进电机、转矩传感器等元件组成的齿槽转矩测试系统。对样机的齿槽转矩进行实验研究,实验结果与计算结果趋势一致,表明了理论分析的正确性。

冷却水流速对汽车水冷电机温升影响研究

为获得水冷电机的最佳流速,基于传热学及流体力学理论推导了水冷电机的冷却水流速与电机内部温度的关系。冷却水层流时,电机温度随着流速的增大下降明显;冷却水紊流后,对电机冷却效果进一步增强,但随流速继续增大,电机温度降低程度随冷却水流量增加将出现热饱和;建立了水冷感应电机热网络模型,基于此模型计算了电机额定负载运行稳态温升及不同流速时电机绕组及定子轭部的温度分布;实验测试了样机额定运行及不同冷却水流速时的电机温升。仿真及实验结果与理论分析结果相一致,验证了理论推导的正确性,为水冷电机选择合理的冷却水流速提供参考依据。

高功率密度轮毂电机温度场建模研究

本文对高功率密度轮毂电机温度场建模问题进行研究,通过热路模型理论分析给出温度场预测精度的影响因素,提出一种按损耗分布加载的精确温度场仿真方法。采用正交傅里叶分解算法对铁耗进行分析,揭示永磁电机铁耗的分布规律;结合热路模型分析以及与传统仿真方法对比,指出轮毂电机高速运行情况下采用该方法的必要性。

基于Anti-Windup控制器的永磁同步电机控制系统设计

永磁同步电机矢量控制系统中存在非线性饱和特性。分析了经典的PID控制器用于系统时所带来的积分Windup现象,并介绍了几种典型而适用的Anti-Windup控制器结构,基于变结构Anti-Windup控制器对系统进行了改进以抑制积分Windup现象,控制器采用条件积分法和反计算法相结合的控制策略,保证了系统出现饱和时,尽快地退出饱和区。仿真和实验结果表明,该控制器能有效抑制系统的积分Windup现象,系统超调量小、速度响应快,具有较好的鲁棒性和较高的稳态性能。

锥形转子永磁电机的磁场分析及电感参数计算

分析了锥形转子永磁电机的磁场分布,比较了分段计算方法和三维有限元方法在处理该种沿轴向磁场分布不均匀问题时的有效性,分析结果通过空载反电势实验得到了验证。之后采用三维有限元方法求取了转子在不同轴向位置时电机的交直轴电感,得到了该种电机交直轴电感参数的变化规律;通过实验测试了在不同频率及转子在不同轴向位置时电机的交直轴电感。实测交直轴电感与三维有限元分析结果吻合较好,验证了分析的正确性。