基于三维磁网络法E型铁心横向磁场电机的设计与研究

该文首先在分析了横向磁场电机(TFM)其他几种结构的基础上,提出一种新型的TFM,其特点在于结构相对简单,从而可降低成本。然后,提出了TFM主要尺寸确定方法,并对三维等效磁网络法的基本原理做了简单阐述,运用该方法对一台TFM样机的电磁场进行了分析,对影响电机电磁转矩的几个主要参数进行了初步研究,提出了2相TFM减少自定位转矩影响的方法。

基于三维等效磁网络模型的混合励磁同步电机电磁特性分析

针对分析混合励磁同步电机电磁特性时,三维有限元法计算量大、耗时长,解析法难以考虑铁磁材料饱和影响的问题,提出一种改进的三维等效磁网络模型。该模型考虑了模块化定子齿和转子极靴不均匀饱和,磁极间漏磁、磁极端部漏磁和定子槽内漏磁,能够快速预测具有模块化定转子结构的新型混合励磁同步电机的电磁特性;在建模过程中,根据电机转动时定转子的相对位置,建立相应的气隙磁导等效模型,以进行动态分析。利用该模型,计算了混合励磁同步电机的气隙磁通密度分布、磁链、反电动势和转矩,分析了电机的励磁调节能力。最后,将计算结果与三维有限元、样机实验结果进行比较,验证了该模型的准确性和有效性,为具有三维磁通路径特性的复杂结构电机提供一种快速的初期设计方法。相比于传统模型,该模型精度提高约9.5%;相比于三维有限元法,该模型所需计算时间仅为其0.05%。

模块化定子混合励磁同步电机磁网络建模与分析

以一台模块化定子交替极转子结构的混合励磁同步电机为研究对象,提出了一种三维磁网络模型,综合考虑了定子齿顶局部饱和问题、定子槽漏磁、转子端部漏磁、轴向漏磁、电枢反应、转子转动等因素。利用所搭建的三维磁网络模型分别计算分析了电机的气隙磁通密度、磁链与电动势等特性,并通过有限元分析验证了模型的准确性,同时,还对混合励磁同步电机的性能包括调磁能力、电磁转矩、铁耗等进行了对比分析,得出了该电机调磁能力良好,在通以2 A与4 A励磁电流时,相磁链相较于无励磁时分别增加了22.68%与45.36%,而在通以-2 A与-4 A励磁电流时,相磁链分别降低了13.45%与24.9%;功率调节灵活,在低速工作时可以通过增加电励磁电流来提升电机的输出功率;以及采用非晶合金可以有效降低铁耗,提高效率的结论。该解析模型与有限元方法相比节约了大量时间,为更高效准确地分析混合励磁同步电机的性能提供了新的思路。

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。

多层绕组盘式横向磁通电机及建模分析

针对低速大转矩用盘式横向磁通电机中存在的C型定子结构不稳定,电机尺寸过大和生产效率低,U型定子和E型定子槽满率低、转矩密度小等问题,提出一种将绕组绕制在U型定子铁心两端的多层绕组盘式横向磁通电机拓扑结构。介绍了电机的结构和原理,并建立该电机基于磁阻的三维等效磁网络模型。在考虑永磁体空间漏磁的情况下,对主磁通进行计算并推导了空载磁链、空载反电动势和主要尺寸的关系。通过与双层绕组盘式横向磁通电机齿槽转矩、转矩密度和功率因数三维有限元结果的对比研究,分析所提出电机结构的优越性和有效性。试制出一台样机并进行空载反电动势的实验测试,通过仿真和实验测试的结果对比,验证该建模分析方法的准确性。性。

一种新型聚磁式横向磁场永磁电机研究

首先分析了横向磁场电机实现转矩提升的基本原理 ,并在总结各种横向磁场电机拓扑结构特点的基础上 ,设计了一种新型组合定子双边聚磁式横向磁场永磁电机。介绍了样机的结构特点 ,采用三维等效磁网络法进行了样机磁场分析 ,并给出了样机气隙磁密的三维分布图以及电磁转矩计算结果等 ,样机试验与计算结果基本吻合。

具有公共联接定子铁心的横向磁场永磁电机二维场模型及磁场分析

介绍一种新型具有公共联接铁心的横向磁场永磁电机的定子组成及其结构特点,主要讨论了采用传统基于单元极三维等效磁网络法进行这种特殊结构形式电机磁场分析的局限性和存在的问题;进而建立了相应的二维场物理模型,并进行了有限元计算,重点分析了公共联接铁心所造成的极间磁路耦合及其对绕组磁链和感应电动势等所产生的影响。样机试验证明了上述分析的正确性。

直接驱动低速横向磁场开关磁阻电机研究

为了提高开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的转矩密度,实现低速、大转矩输出,满足伺服和电动车等直接电气驱动系统的要求,提出一种新型横向磁场开关磁阻电机(transverse flux switched reluctance motor,TFSRM)。将横向磁场电机的原理应用于开关磁阻电机,简化电机结构复杂程度,提高电机的转矩密度。详细介绍该电机工作原理及结构特点,运用三维等效磁网络法分析样机定、转子不同相对位置时的磁场分布,计算恒电流控制时电机的矩角特性。设计基于DSP(digital signal processor)的电流闭环控制系统,并对样机进行试验。试验结果与理论分析相吻合,理论分析与设计方法的可行性和有效性得到验证。