一种新型横向磁通永磁电动机的仿真研究

新能源汽车在我国当前的迅猛发展对其驱动电机技术提出了更高的功率与转矩密度要求。文章在分析了现有横向磁通电机和定子永磁型电机的基础上,提出了一种新型的横向磁通永磁电动机的仿真设计,该电机的永磁体和电枢绕组均在定子上,而转子由若干个简单的C型铁芯对称构成。基于电机的结构分析了该电机的工作原理,推导了电机功率与主要尺寸之间关系式,进而得到了功率和转矩密度表达式,并以1kW样机为例,利用有限元法仿真分析了该电机的永磁磁场分布、磁链变化规律和反电动势波形,分析表明绕组匝链的磁通呈现出双极性变化和反电动势波形近似为正弦,为下一步的优化设计和实际样机制造奠定基础。

一种车用双极性横向磁通永磁电动机

针对当前横向磁通永磁电机绕组磁链单极性影响电机出力进一步提高的问题,提出一种实现磁链双极性的横向磁通永磁电动机。该电机采用外转子型,电枢绕组和永磁体都位于定子上,磁通路径分析表明绕组匝链的磁通为双极性。基于电动机的基本结构和工作原理,依据电机设计理论推导出了电动机功率与尺寸之间关系式,采用有限元计算分析了电机主要尺寸对永磁磁链的影响。以此为依据确定了一台三相600 W样机的尺寸,利用有限元法对静态特性和瞬态特性进行了仿真计算,包括空载时电机磁场分布和绕组反电势,为了验证理论分析的正确性,最后对制作的600 W样机进行了实验验证,实验结果与理论分析具有很好的一致性。

新型横向磁通永磁电动机无位置传感器直接转矩控制

新型横向磁通永磁电动机在无刷直流驱动模式下采用传统直接转矩控制时,存在定子磁链给定难的问题。为此,提出了一种无位置传感器直接转矩控制方案。该方案去除了传统定子磁链闭环,仅使用定子磁链位置和转矩滞环比较器决定电压矢量,并利用电动机转速和换相时刻电流在线计算相补偿角以修正定、转子磁链夹角与最佳提前换相角之间的偏差,以兼顾高转矩电流比和低转矩脉动,控制过程中定子磁链幅值自适应调节。仿真结果证实了所提方案的有效性。