永磁/磁阻混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量控制

本文介绍了一种新型永磁/磁阻混合转子双定子同步电机。该电机与常规电机相比具有转矩密度高、体积小的优点,非常适合于低速大转矩电力传动系统。本文提出了一种永磁/磁阻混合转子双定子同步电机的矢量控制方法,并提出了一种转矩解耦算法来分配内外定子的输出电磁转矩。仿真结果验证了该控制策略的有效性。

单定子双转子盘式对转永磁同步电机动态滑模控制

单定子双转子盘式对转永磁同步电机在不平衡负载及扰动情况下运行时会出现运行不稳定、鲁棒性差的问题。针对此问题,该文在双转子两边不同负载的情况下,分析了电机运行的稳定性,提出一种实时切换参考坐标系的动态滑模控制策略。该控制策略通过实时比较转矩角的大小以切换控制所需的坐标系来实现双转子的动态控制。同时,针对动态控制系统易受到负载扰动影响的问题,构建非奇异快速终端滑模速度控制器以提高系统的鲁棒性。实验结果表明,该文所提出的动态滑模控制策略能够使系统运行稳定可靠。

双定子／双转子永磁同步电机电压矢量确定方法

首先基于直接转矩控制原理提出了双定子/双转子永磁同步电机双转子运行时,内部电机控制电压矢量的确定方法,然后考虑到内部电机特点与Matlab所提供永磁电机模型的差别,建立了电机等效仿真模型。仿真结果证明本文所提出的方法有效。其结果对在混合动力电动汽车中开发双定子/双转子永磁同步电机的直接转矩控制系统具有意义。

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。

电动汽车混合永磁辅助磁阻同步电机研究

针对铁氧体永磁辅助式同步磁阻电机可能出现的不可逆退磁问题,研究了电动汽车驱动用铁氧体和钕铁硼混合永磁辅助磁阻同步电机。用有限元方法研究了混合永磁辅助磁阻同步电机的转子结构,包括磁钢槽形状和相关尺寸的优化,重点研究电机峰值工况下铁氧体的不可逆退磁问题,并与其他电机做了比较分析。研究结果表明,混合永磁电机与铁氧体电机成本接近,但转矩脉动率小,并较好地解决了铁氧体永磁材料的不可逆退磁问题。

双转子永磁同步电机的磁路建模和磁场分析

为了研究双转子永磁同步电机的设计方法,对电机定子中异向旋转的耦合磁场进行了分析。引入定子铁心径向磁阻和切向磁阻,建立电机的等效磁网络模型,将双转子异向旋转产生的并联磁路和串联磁路交替问题简化为单一的并联磁路问题,得到电机的磁场分析方法。在内外转子上采用不同材料的永磁体,通过优化内外转子半径比,使两个转子产生等大反向的转速和电磁转矩。最后通过有限元分析方法验证了这种设计方法和等效磁网络模型的有效性。

永磁同步双转子/双定子电机控制策略

针对混合动力电动汽车的永磁同步双转子/双定子电机的驱动控制,依据该型电机的特点,对内部电机的运行过程进行研究,通过分析提出一种控制策略。该策略以内部电机发电工作为分界点,结合负载所需求的转矩和转速,使内外电机配合工作,从而使发动机工作在给定的转矩和转速下,不随负载的变化而变化。该研究为将永磁同步双转子/双定子电机运用到混合动力电动汽车的驱动中提供了参考。

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/笼障混合转子双定子风力发电机电磁设计与性能分析

针对主流永磁同步发电机存在成本高和有刷双馈感应发电机存在可靠性低的问题,结合风电发展的要求,提出一种具有功率密度高和可靠性高的新型永磁/笼障混合转子双定子风力发电机应用于海上风力发电。功率密度与电机的功率分配、极槽配合和转子耦合能力有关。基于该发电机的工作原理和设计要求,设计一台300 kW永磁/笼障混合转子双定子风力发电机,并考虑功率分配、主要尺寸确定方法、极槽配合和转子耦合能力。在此基础上,采用数值法分析不同运行状态下该发电机性能,并与实验测试结果作比较;同时将所提出的发电机与常规电机在转矩密度和成本方面作比较,验证该发电机设计和分析方法的合理性和有效性及转矩密度高的特点。

对转双转子永磁同步电机的耦合磁场建模与分析

为分析对转永磁同步电机(DRPMSM)的磁场特性,针对该类电机的反向自旋磁场进行研究。通过引进电枢铁心的切向磁阻和法向磁阻两个分量,复杂的串联磁路及并联磁路交替出现被有效简化,并建立对转DRPMSM的等效磁路模型。电机设计上通过对不同材质永磁磁钢的合理选择运用,对内外两个转子直径比进行优选,使得两个机械转子可以产生相同电磁转矩并同速反向旋转,有限元仿真结果有效证明了该设计理论的正确性。

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。

永磁磁阻双转子混合电机的优化设计

永磁磁阻双转子混合电机是一种新型双转子电机.相较于双转子永磁同步电机,其内部的永磁转子被替换为同步磁阻转子,这种永磁磁阻双转子混合电机在许多方面的性能优于同样设计的双转子永磁同步电机,但存在外转子转矩脉动过大的问题.为了降低永磁磁阻双转子混合电机的外转子输出转矩的转矩脉动,提出利用田口法对电机进行优化,选择7个永磁磁阻双转子混合电机的参数作为优化因子,优化目标为齿槽转矩、外转子转矩脉动和内外转子的转矩.通过实验得到一组最佳优化参数,并用仿真实验验证了该参数组合较原始的参数确实能够降低永磁磁阻双转子混合电机外转子的转矩脉动,同时还能提高永磁磁阻双转子混合电机的内外转子的转矩,验证了田口法在新型永磁磁阻双转子混合电机这种复杂结构电机的多目标优化的有效性.

双转子永磁同步电机的磁路建模与磁场研究

为了研究双转子永磁同步电机的设计方法,本文对电机定子中异向旋转的耦合磁场进行了分析。引入定子铁心径向磁阻和切向磁阻,将双转子异向旋转产生的并联磁路和串联磁路交替问题简化为单一的并联磁路问题,建立了电机的等效磁网络模型。在内外转子上采用不同材料的永磁体,通过优化内外转子半径比,使两个转子产生等大反向的转速和电磁转矩,最后通过有限元分析方法验证了该方法的有效性。

双转子混合励磁电机优化设计和特性分析

提出一种新型双转子混合励磁电机(dual-rotor hybrid excitation motor,DRHEM)拓扑结构,通过单定子—双转子的结构实现了电励磁双凸极电机(doubly salient electromagnetic motor,DSEM)和永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的高效结合。给出了所研究电机的基本结构和工作原理,讨论了DSEM部分和PMSM部分的极槽匹配原则。通过建立电机有限元求解模型,计算和分析了电机内的电磁场,得出最优结构及参数。研究结果表明:新结构混合励磁具有简单、紧凑、无刷励磁、电磁损耗小等特点。通过励磁电流的调节,优化后的混合励磁电机具备良好的调磁性能和宽广的调磁范围,在航空电源启动系统中有重要应用价值。

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.

专利快讯

专利名称:一种永磁辅助同步磁阻电机专利申请号:2022208532321公开号:CN217656486U申请日:2022-04-13公开日:2022-10-25申请人:西安交通大学本实用新型专利为一种永磁辅助同步磁阻电机,属于电机结构设计的范畴,主要包括定子铁芯,转子铁芯,绕组,磁桥和永磁体。永磁辅助同步电机结合了永磁同步电机和同步磁阻电机的优点,充分利用了磁阻转矩和永磁转矩。本实用新型转子内嵌永磁体为铁氧体,且第三层中间侧并未放置铁氧体,不仅大大降低了成本与重量,还加强了散热,降低了铁氧体高温时出现退磁的风险。