新型双定子双凸极可变磁通记忆电机设计与性能比较

结合双凸极结构、双定子和混合永磁体的特点,提出了三种新型双定子双凸极可变磁通记忆电机(DS-DSVFMM)。通过采用高矫顽力和低矫顽力两组永磁体,实现了电机的高转矩密度和在线调磁功能。为了充分利用电机的内部空间,高矫顽力和低矫顽力永磁体以及调磁绕组都被放置在内定子中。建立该电机的简化等效磁路模型,并分析其磁通调节原理和特性;对三种不同结构DS-DSVFMM的调磁能力、负载转矩和抗退磁性能进行了研究和比较。对T形DS-DSVFMM进行加工和测试,并通过实验验证了该电机结构及其有限元分析的正确性。

双风冷外转子永磁同步电机不同动密封结构的传热特性

为加强基于定转子双风冷外转子永磁同步电机内部小间隙处密封性的同时保障间隙的散热性,在考虑旋转因素下,利用计算流体力学的方法对电机小间隙处不同迷宫密封结构在不同工况下的流场和传热特性进行数值模拟,通过对间隙处压力、速度的分析,探讨上下间隙处不同迷宫密封结构对电机整体密封性能以及定子侧壁面散热性的影响,并使用泄漏量和努塞尔数作为评价因子对其密封性能和散热性进行评估。结果表明:轴流风扇工况为吸风时更有利于提升电机密封性并同时保障间隙处散热性;在上下定转子间隙处添加迷宫密封的方式可以有效提高电机在双风冷系统下的密封性,且上下间隙处密封结构的压降总和越大,泄漏量越小;间隙处定子侧壁面的平均努塞尔数因迷宫密封的添加会有所下降,并且当来流温度低于壁温时其下降程度随密封结构阻流效果的增大而增大,高于壁温时随密封结构阻流效果、凹槽漩涡强度的减小而增大;相较于无密封结构,定子侧双凹槽结构在提高电机整体密封性的同时有效保障了间隙的散热性,研究结果为外转子永磁同步电机内部间隙处密封和散热结构的设计提供了参考。

并轴式双转子永磁同步电机齿槽转矩分析

为有效分析和削弱并轴式双转子永磁同步电机的齿槽转矩,首先给出并轴式双转子永磁同步电机并接区气隙尺寸确定的一般原则,其次在计及并接区特殊结构参数的情况下给出各部分等效磁导的计算公式,进而建立并轴式双转子永磁同步电机等效磁网络模型,并通过能量差分法建立该电机齿槽转矩的解析表达式,然后以一台双8极54槽并轴式双转子永磁同步电机为例,建立其2D有限元计算模型,综合分析电机并接区气隙、永磁体、槽口宽度等不同结构的尺寸参数对齿槽转矩的影响,得到削弱并轴式双转子永磁同步电机齿槽转矩的有效方法,最后使用田口法以电机齿槽转矩为优化目标,以并接区气隙尺寸、永磁体尺寸、定子槽口宽度等不同参数作为优化变量进行优化分析,有效提高电机的性能。

不平衡负载工况下双轴永磁同步电机特性分析

双轴永磁同步电机具有结构简单、高效率的特点.电机在不平衡负载条件下,两个转子位置会发生变化,此时电机的反电势也会因两转子磁场的共同作用而发生畸变,从而影响电机平稳运行.针对这一问题,建立了电机的仿真模型,利用三维有限元分析方法进行分析,仿真了电机两个转子在不同角度位置时的反电势特性和不平衡负载下的扭矩特性等瞬态电磁特性.在仿真的基础上,利用样机对仿真结果进行了实验测试.有限元分析和实验测试结果均表明:电机在不平衡条件下,电机的反电势的确会发生畸变,这为快速选择合适的控制策略及提高电机整体性能提供了依据.

基于永磁双转子电机调速的新型风力发电系统设计

提出一种新型风力发电系统,风力机与发电机之间采用永磁双转子电机调速,与电网连接的最后一级采用常规同步发电机,它克服了双馈和直驱风力发电系统的缺点,具有常规同步发电机的电能质量和优秀的并网能力。永磁双转子调速电机具有双机械端口、单电气端口,从而可以实现电能和机械能的同时传递与调节。详细介绍了永磁双转子电机的工作原理,依据永磁电机的基本电磁关系,推导并建立了双转子电机的数学模型。根据在风力发电系统中风力机的工作状态,提出了双转子电机的控制策略。仿真和试验结果表明了理论分析的正确性和设计的可行性。

双定子永磁无刷电机裂比的分析与优化

推导了双定子永磁无刷(double-stator permanent magnet brushless,DS-PMBL)电机的功率方程。基于所导出的功率方程分析了该电机在不同磁负载下的功率输出特性,从而得到了使DS-PMBL电机获得最大输出功率的最优裂比(内定子外径与外定子外径之比)的解析表达式。在此基础之上,对内外气隙功率的合理配置进行了定量分析。以一台DS-PMBL样机为例,对其裂比进行了分析与优化,以使其获得最大功率密度。有限元计算结果和样机实验验证了设计方法和理论分析的正确性。

定子永磁式双转子电机设计与实验研究

提出一种应用于混合动力汽车驱动系统的新型定子永磁式双转子电机,即将双转子电机概念与永磁磁通切换电机相结合,以获得高转矩密度、低转矩脉动及高功率密度,满足混合动力系统对于小型轻量化及平稳运行的需求。本文对新型定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及其混合动力驱动系统的工作原理进行了介绍,详细分析了内外电机的设计方法及基于转矩脉动最小的尺寸优化,并利用有限元方法对电机电磁性能进行了仿真。仿真表明了电机设计的合理性,通过原理样机实测数据验证了电机设计的有效性,并显示了内外电机具有的快速响应性能,说明此结构双转子电机可有效提高转矩密度,减小转矩脉动,通过合理设计能满足HEV应用功率需求。

混合动力汽车用复合结构电机及其关键技术发展

为更深入地了解混合动力汽车用复合结构电机的发展趋势和关键技术,对复合结构电机及其关键技术进行综述,简要分析了有刷、无刷两类复合结构电机的组成、工作原理及其拓扑结构,并对不同复合结构电机方案的优势及其存在的关键技术问题进行深入分析和总结.结果表明:基于复合结构电机的纯电气式混合动力方案不仅可以避免基于行星齿轮的机械式混合动力方案中的振动、噪声、磨损和定期维护等问题,而且具有结构简单紧凑、易于控制的优势.无刷复合结构电机去掉了有刷复合结构电机中的电刷滑环机构,提高了系统可靠性,因此复合结构电机无刷化是该研究方向的必然发展趋势.

定子永磁式双转子电机多工况运行模式及控制策略研究

针对混合动力汽车的应用特点,提出了一种新型定子永磁式双转子电机。该电机具有无级变速功能,能实现混合动力汽车内部机械功率和电功率的组合分配,在不同路况下确保内燃机的高效运行。建立了该定子永磁式双转子电机的数学模型;研究制定了该定子永磁式双转子电机的控制策略;对该定子永磁式双转子电机在混合动力汽车应用中多种典型工况下的工作模式进行了仿真分析;研制了一台额定功率为2kW的定子永磁式双转子电机实验原理样机。仿真和实验结果表明:该定子永磁式双转子电机可以实现电启动、混合驱动和纯电动运行模式,验证了电机结构及其数学模型的正确性和控制策略的合理性,为该电机应用于混合动力汽车的进一步研究奠定了基础。

永磁同步双转子/双定子电机转速的模糊控制

针对混合动力电动汽车电机的快速响应问题,首先在分析传统的永磁同步电机数学模型的基础上,建立了永磁同步双转子/双定子电机数学模型。结合人工智能中的模糊控制方法,设计了该型电机的转速模糊控制器。MATLAB仿真结果表明,转速模糊控制方法优于传统的转速控制,具有转速响应快、震荡小的特点。研究结果对在混合动力电动汽车中开发永磁同步双转子/双定子电机的控制系统具有重要意义。

2MW双定子直驱永磁同步风力发电机的设计

根据直驱风力发电机级数多、转速低、体积大的特点,设计了额定功率2 MW的双定子直驱式永磁同步风力发电机,并通过电磁场有限元分析软件对所设计发电机进行了空载和额定负载情况下的仿真研究,验证了设计方案的可行。并与同功率的单定子永磁发电机相比,双定子永磁同步风力发电机性能良好,同时可以减轻重量,并有效提高电机的空间利用率,对双定子复合式风力发电机的设计具有一定的参考价值。

定子永磁式双转子电机电磁性能分析

为了提高双转子电机的转矩密度,实现其应用于混合动力汽车驱动系统的小型轻量化和平稳运行的需求,提出一种三相12/22/12极定子永磁式磁通切换双转子电机结构,其绕组和永磁体均位于外定子和内转子上,外转子上无绕组和永磁体,避免了外转子的冷却问题。对定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及工作原理进行了介绍,采用有限元方法对电机磁场分布、气隙磁密、永磁磁链、空载反电动势、电感及转矩等电磁性能进行了分析。研究结果表明,提出的定子永磁式磁通切换双转子电机结构具有内外电机磁场耦合小、空载反电动势正弦性好、转矩密度大、转矩脉动小的特点,并通过原理样机实验结果验证了电机设计的有效性。

双定子永磁无刷电机建模及其控制

推导了双定子永磁无刷(DS-PMBL)电机三相定子坐标系下的数学模型,在此基础上,基于Matlab/Simu-link建立了DS-PMBL电机本体的仿真模型以及其控制系统模型,并采用id=0矢量控制策略研究了DS-PMBL电机的动态性能。试验结果验证了所搭建仿真模型的正确性。

新型定子永磁式双转子电机运行模式分析与实验研究

提出一种混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV)用新型定子永磁式双转子电机(stator-permanent-magnet double-rotor motor,SPM-DRM),采用双凸极式电机结构简化了中间转子,有效提高中间转子的机械强度,并克服了双转子永磁同步电机研究中存在的中间转子永磁体散热难的问题。分析SPM-DRM应用于HEV的能量传递原理,结合有限元分析所得电机电磁参数,建立了SPM-DRM的数学模型,仿真分析了SPM-DRM的多工况运行模式;研制了实验原理样机并搭建基于SPM-DRM的动力混合系统实验平台,完成起动运行、纯电动驱动、混合驱动等多种典型工况的实验与分析。实验结果验证了理论分析的正确性、样机设计和控制策略的合理性。为该类电机实际应用于混合动力汽车的进一步研究提供参考。

基于双转子磁通切换电机的混合动力系统分析

针对传统混合动力汽车驱动系统的机电耦合传动机构较为复杂、效率不高等问题,提出将定子永磁型磁通切换双转子电机(Double Rotor Flux Switching Permanent-Magnet motor,DR-FSPM)应用于混合动力合成系统中。首先分析了DR-FSPM电机的结构;其次,介绍了双转子混合动力系统组成以及对不同行驶工况下典型运行模式进行分析;最后,在此基础上利用MATLAB仿真软件建立混合动力系统仿真模型,采用内燃机最优控制策略对双转子混合动力合成系统及其典型运行模式进行仿真。仿真结果验证了定子永磁型磁通切换双转子电机应用于混合动力合成系统的可行性,为该电机应用于混合动力合成系统的进一步研究提供了理论基础。

单双层混合绕组型低互感五相容错永磁电机的电磁问题研究

单双层混合绕组型多相容错永磁同步电机具备良好的相间物理隔离、热隔离和磁隔离能力,通过改变绕组跨距角可以改善定子磁动势谐波分布,在一定程度上降低转子涡流损耗,从而更好地兼顾容错能力和运行性能。该文针对单双层混合绕组型五相容错永磁电机展开研究,基于绕组因数分析,给出该类电机极槽配合选取原则和定子磁动势谐波分布规律,以及典型方案下的谐波比漏磁导系数随绕组跨距角的变化规律。进一步研究容错齿尺寸、模块间气隙宽度、槽口宽度等尺寸对磁动势谐波分布、转矩、互感和齿槽转矩的影响,给出高功率密度、低互感和低齿槽转矩设计原则。通过与传统单、双层分数槽集中绕组电机对比,证明了单双层混合绕组电机在磁隔离能力等方面的优势。研制了五相15槽12极单双层混合绕组电机样机,通过实验对理论分析结果进行了验证。

基于Matlab的永磁同步双定子/双转子电机直接转矩控制的仿真建模

在MATLAB仿真环境下,对永磁同步双定子/双转子电机的直接转矩控制进行了建模与仿真;详细介绍了各个仿真模块,并分析研究了电机运行结果。其结果对在混合动力电动汽车中开发永磁同步双定子/双转子电机的直接转矩控制系统具有重要意义。

双C型定子横向磁通永磁电机的优化设计

介绍了一种新型横向磁通永磁电机的工作原理,并分析了电机的结构特点。通过Maxwell软件建立该横向磁通永磁电机的三维有限元模型,并对电机在运行状态下的电磁分布进行仿真,计算永磁体涡流损耗平均值。仿真结果显示,定子与转子间气隙存在明显的漏磁现象,对定子形状进行改进来减小漏磁,并通过计算表明,改进后电磁转矩增大了27.3%;对永磁体涡流损耗进行了分析,提出在转子内侧添加铜层来减小永磁体涡流损耗的方法,并通过设置变量计算出该方案的最佳铜层厚度。

双转子径向永磁电机定子支撑结构刚度分析

双转子径向永磁电机能够有效利用电机内部空间,提高电机的转矩密度。但目前国内外对双转子永磁电机的研究仅停留在研究试制阶段,对双转子电机结构方面的研究甚少,其中涉及大功率双转子永磁电机结构的研究还不是很深入。针对双转子电机的结构特点,提出了一种适用于大型永磁风力发电机的定子双支撑式双转子永磁电机结构,并对该结构的定子支撑结构进行了理论分析,推导出了定子支撑结构的刚度解析公式,以一台1.65 MW,150 r/min的双支撑式双转子永磁风力为例,利用有限元方法验证了解析公式的正确性。

双定子盘式永磁同步电机控制策略

对一种具有双定子的盘式永磁同步电机进行了讨论、分析与试验验证。双定子电机因其具有的高转矩密度、控制灵活等特点受到了越来越多的关注,然而在实际应用中,如何进行双定子的能量分配以使系统效率最优也成为了一个难点。因此,提出一种基于MAP图的转矩分配策略,并在以TMS320F28335为主控芯片的试验平台上对电机进行了试验验证。试验结果表明所提出的控制分配策略能有效地保证双定子电机系统高效运行。