混合励磁分块转子磁通切换电机电磁特性分析

为了提高电励磁转子分块式磁通切换电机转矩密度和功率密度,提出一种混合励磁分块转子磁通切换电机拓扑,通过在定子齿开槽,嵌入径向充磁的永磁体,提高了电机的转矩密度和功率密度。介绍了电机的工作原理、磁通切换方式和基本参数尺寸设计。通过有限元仿真得出静态永磁磁场分布、永磁磁链、反电势和定位力矩。与典型混合励磁磁通切换电机的调磁磁性能进行对比研究。有限元仿真结果表明:混合励磁分块转子磁通切换电机具有高转矩密度、高功率密度、强容错能力、强调磁能力,适合用于启动发电系统。

双极性分块转子开关磁阻电机

针对单极性励磁时四相8/6结构分块转子开关磁阻电机的定子磁通冲突问题,把双极性励磁方法应用于四相8/6结构分块转子开关磁阻电机,基于2D有限元建立双极性分块转子开关磁阻电机的场路耦合模型,计算双极性分块转子开关磁阻电机的电流、转矩及铜耗,并在(r,θ)坐标系中细致描述定子铁心和转子铁心特征区域的磁密周期性变化规律,最后应用双频法分离铁损获得铁心的涡流损耗和磁滞损耗。计算结果表明,与同等双极性励磁的8/6结构双极性普通开关磁阻电机相比,8/6结构双极性分块转子开关磁阻电机的转矩脉动大,但铜耗减小约32%,铁耗减小约35%。

整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有高速运行时低风(油)阻和低铁心损耗等优点,特别适合用于航天航空驱动系统。根据整距绕组分块转子开关磁阻电机的基本工作原理,结合输出功率与平均转矩的关系,将绕组电流等效为方波,推导出了整距绕组分块转子开关磁阻电机的主体尺寸计算公式;基于电机定转子未对齐位置和对齐位置的电磁特性,以及整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁特点,确定了定、转子极弧系数选取的规则;同时分析了绕组匝数等主要尺寸的选取的规则;最后,基于上述方法优化设计了一台实验样机,并通过有限元仿真及实验验证了整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计方法的正确性。

不同转子齿数电励磁分块转子磁通切换电机谐波特性影响的对比研究

针对不同转子齿数对电励磁分块转子磁通切换电机(ESFSM)的磁链和反电势谐波特性的重要影响,分析了电机磁通切换的工作原理,以三相定子12齿电机结构为例,从理论上对比研究了典型转子齿数(7和8)两种结构电机磁链和反电势的谐波分布特性。研究结果表明,12/7结构较12/8结构有无偶数次谐波的优点,采用有限元法提取了两种结构电机的磁链和反电势并进行傅里叶分析,分离出奇数次和偶数次谐波含量,验证了理论分析的准确性。研究结果为分块转子开关磁链电机转子齿数的设计提供了理论依据。

基于电流补偿策略的转矩分配函数法抑制整距绕组分块转子SRM的转矩脉动

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有单位铜耗下输出转矩大、损耗低等优点,但转矩脉动大。本文采用余弦TSF控制法即通过控制电机各相电流产生的转矩分量使得低速时整距绕组分块转子开关磁阻电机的输出转矩脉动降低。针对电机转速升高后,由于实际相电流不能跟踪参考相电流,以及关断区间的电流不可控导致电机转矩脉动增大的问题,提出增大或减小其他相的相电流进行补偿的转矩控制策略并进行了分析。仿真和实验结果表明,该电流补偿策略的转矩分配控制法可有效抑制整距绕组分块转子开关磁阻电机的转矩脉动。

分块转子磁通切换电机绕组理论及谐波特性的研究

从分块转子磁通切换电机结构特点出发,制定分块转子磁通切换电机的线圈绕组分布图和线圈电动势星形图的画法,基于此提出任意相分块转子磁通切换电机的相带划分方法,并通过有限元仿真验证了该相带划分方法的正确性,分析分块转子磁通切换电机单线圈谐波特性,基于该文制定的线圈电动势星形图,推导出适用于任意相分块转子磁通切换电机相绕组无偶数次谐波的齿极配合判据,通过有限元仿真验证了该判据的有效性。基于上述研究成果,研制了一台三相12/7电励磁分块转子磁通切换电机原理样机,实验验证了该文提出的分块转子磁通切换电机绕组相带划分法和无偶数次谐波齿极配合判据的正确性。

整距绕组分块转子SRM控制系统设计与实现

基于TMS320F2812数字控制器设计了整距绕组分块转子开关磁阻电机的数字控制系统。采用PI调节器实时调节主开关管的开通角,并根据转速进行优化调节主开关管的关断角的角度控制策略实现转速闭环控制。详细阐述了各硬件电路单元的设计,以及主程序和相关子程序设计流程。最后通过实验验证了整距绕组分块转子SRM数字控制系统的性能。

电励磁分块转子磁通切换发电机电磁特性分析

针对偶数极分块转子磁通切换发电机存在偶数次谐波,导致感应电动势正负半周期波形不对称问题。建立了解析数学模型并推导出不同时刻、不同位置转子磁导引起的定、转子磁势的变化,进而达到削弱偶数次谐波的目的。提出了一种在分块转子内增加气隙磁障的新型拓扑以削弱感应电动势中的偶数次谐波。通过有限元仿真得到了传统的和带磁障的两种电机的磁链和感应电动势,并通过傅里叶分析得到各次谐波含量,证明了解析方法的正确性。依据上述理论试制了样机并进行实验,仿真和实验结果表明:加入气隙磁障后,12/8极分块转子感应电动势正负半周期波形近乎对称,相比于传统分块转子磁通切换发电机,虽然感应电动势基波幅值减小了14.9%,但是电压波形畸变率降低了88.2%,验证了所提方法的正确性,从而为偶数极分块转子谐波的削弱提供了一种新的解决方式。

混合动力车用皮带驱动式分块转子开关磁阻起动/发电机的稳态热分析

热分析是设计电机的重要环节之一,因为绕组及定转子铁心温度过高将导致绕组绝缘层的破坏,进而使得电机运行失败,缩短电机使用寿命.以一种混合动力车用皮带驱动式分块转子开关磁阻起动/发电机为对象,研究此电机在峰值功率、额定功率和最高转速等3种不同工况下的稳态温度分布情况.首先利用电磁场有限元软件ANSOFT,计算电机定转子铁损以及绕组铜损,然后将其转化为生热率加载到ANSYS Workbench的稳态热分析模块中.为了更加精确地模拟电机温度场分布情况,给出了绕组的等效导热系数及电机各部件的表面对流换热系数.通过对有限元计算结果的分析,得出一些有益结论,为设计安全可靠的皮带驱动式分块转子开关磁阻起动/发电机奠定了一定理论基础.

带磁障的分块转子磁通切换发电机电磁特性分析

针对传统分块转子磁通切换发电机在低励磁电流时,空载电动势过轴线对称且正负半周期幅值不相等的问题。提出了一种在定转子上增加气隙磁障的方法以削弱空载电动势中的谐波,改善电动势波形的方法,并且利用电机学公式从理论上分析了其谐波削弱的原理。通过有限元仿真软件对新型分块转子磁通切换发电机静态特性进行了分析,包括磁场分布、空载电动势、磁链等。仿真结果表明,优化后电机空载电动势的电压波形正弦性畸变率降低了83.1%。

转子分块的磁通切换型发电机励磁特性的研究

针对有限元分析中转子分块的磁通切换型发电机的励磁电流超过一定值后,输出电动势反而随励磁电流增大而减小的现象进行了分析研究。在考虑到定子磁路发生局部饱和的基础上,利用等效磁路法,解释了产生这种励磁特性的原因,并结合有限元方法分析了不同饱和度下的励磁特性。这些分析对该类电机的电磁设计,具有一定的参考意义。

四相8/6结构分块定、转子开关磁阻电机性能分析

针对四相8/6结构分块转子开关磁阻电机单极性励磁时的定子磁通冲突问题,提出了分块定、转子开关磁阻电机,基于场路耦合方法建立分块定、转子开关磁阻电机的2D有限元模型,计算了分块定、转子开关磁阻电机的电流、转矩及铜耗特性,并采用双频法分离电机铁损得到涡流损耗和磁滞损耗。有限元分析结果表明,与普通开关磁阻电机相比,8/6结构分块定、转子开关磁阻电机铜耗减小约34%,铁耗减小约28%。

分块开关磁阻电机的研究现状及其新结构构想

分块开关磁阻电机通过分块的定子或转子结构,可获得较短的磁路以减小铁心损耗,圆柱形的转子可缩减风(油)阻,结构和电磁的隔离能增强电机可靠性及容错性。本文对现有的各型分块开关磁阻电机的结构和磁路进行了解析,在此基础上,提出了双极性励磁分块转子开关磁阻电机、环状绕组分块转子开关磁阻电机、C形分块定子开关磁阻电机、E形分块定子开关磁阻电机和混合气隙分块定子开关磁阻电机五种新型结构的分块开关磁阻电机,结合结构示意图和磁路图对其基本工作原理分别进行了阐述,并根据其结构特点和电磁特性分析了其优劣性及可能的应用场合,以期为分块开关磁阻电机的进一步研究与应用提供参考。

基于改进脉冲注入开关磁阻电机无位置传感器技术

针对12/8极分块转子开关磁阻电机无位置传感器运行,提出一种改进的脉冲注入方法。与传统的脉冲注入方法在电机低速运行时对三相绕组的非导通区间均注入电压脉冲不同,该文提出的改进的脉冲注入方法仅对电机一相绕组的非导通区间注入电压脉冲。针对分块转子电机在非导通相注入高频脉冲信号后因响应电流较小导致采用脉冲注入方法效果变差的缺点,采取在非导通区间注入宽度逐渐增大的电压脉冲,通过响应电流峰值与阈值的比较进行转子位置估计的方法。在电机转速升高时结合电流梯度法扩大其适用范围。最后通过实验验证了所提出方法的正确性和实用性。

互感耦合SRM结构与性能的优化计算

针对如何从改进SRM转子结构及其定、转子参数优化角度提高电机转矩输出能力并减小其转矩脉动的问题,提出了利用改进禁忌搜索算法的优化方法对分块转子互感耦合开关磁阻电机进行定、转子结构的优化设计。以6/4极三相SRM为研究对象,建立了分块转子互感耦合开关磁阻电机的有限元仿真模型,分析了定、转子结构参数对电机输出转矩的影响,比较了常规转子SRM和分块转子互感耦合开关磁阻电机的转矩性能,并利用改进禁忌搜索算法对分块转子互感耦合开关磁阻电机定、转子结构参数进行了系统优化,提高了电机的运行性能,缩短了优化计算的时间。