基于励磁绕组高频信号注入的混合励磁开关磁链永磁电机位置估计

传统的零速或低速位置估计方法是将高频信号注入到永磁同步电机(PMSMs)的电枢绕组中,但该方法应用于具有低凸极比的混合励磁开关磁链永磁(HESFPM)电机时,位置检测精度较低。因此,该文提出将高频脉冲信号注入励磁绕组的转子位置估计方法。由于HESFPM电机中励磁绕组产生的磁链在d轴上,因此,励磁绕组中注入的高频脉冲信号可以在d轴上感应出高频电流信号。通过检测q轴高频电流信号,即当q轴高频电流信号为零时,判断转子的实际位置。为了验证所提出的位置估计方法,在一台HESFPM实验样机上进行实验验证。结果表明,所提出的HESFPM电机位置估计方法在稳态与动态响应方面均具有较高的精度。

混合励磁磁悬浮开关磁阻电机转矩建模与分析

针对传统磁悬浮开关磁阻电机的输出转矩小及转矩与悬浮的耦合问题,提出一种四相16/14/8极混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机。介绍了该电机的拓扑结构、转矩原理与悬浮原理,并优化了转矩绕组的励磁方式,运用有限元法比较分析了该电机与同参数不加永磁体电机的电磁特性,包括电机的转矩特性以及解耦特性,仿真结果验证了该电机自解耦结构的合理性及能有效提高输出转矩。在麦克斯韦应力法基础上,根据电机工作时的磁通分布建立了等效磁路图,采用分段函数拟合铁芯磁化曲线,推导出了考虑磁饱和的转矩数学模型,有限元仿真分析验证了转矩模型与仿真结果较吻合,最小相差约1.4%,最大相差约26%。

考虑交叉耦合效应的混合励磁开关磁链电机转子位置估计

针对使用高频电压注入法估计混合励磁开关磁链永磁(HESFPM)电机转子位置时,由于直轴和交轴之间的交叉耦合效应使得转子位置估计精确度降低的问题,提出了一种对交叉耦合效应进行角度补偿的HESFPM电机励磁绕组高频电压注入位置估计方法。通过电枢绕组α、β轴高频电流响应估计转子位置,分析了交叉耦合效应对所提出的高频电压注入位置估计精确度的影响,通过离线方法测量出该效应导致的交叉饱和角,并进行无位置传感器控制在线角度补偿。最后,通过12槽10极HESFPM样机进行实验验证,实验结果表明电机运行在不同转速、负载工况下,所提方法能够有效减小位置估计直流偏置误差,具有良好动态跟随性能。

新型混合励磁电机技术研究与进展

混合励磁电机是对传统单一励磁方式电机的发展,力求综合永磁电机和电励磁电机的优势和特点,有利于减少稀土永磁体用量、拓宽永磁电机调速及调压范围,在航空电源、新能源发电与驱动系统等领域有重要应用前景。本文从励磁结构和磁路原理两个角度对混合励磁电机进行分类和阐述,系统总结了提出的新型转子磁分路混合励磁电机及并列式混合励磁电机的结构原理与运行特点,论述了基于转子磁分路机理发展的混合励磁同步电机不同结构拓扑及其原理,给出了发电/电动运行控制的基本策略与方法。新型混合励磁结构拓扑及控制技术的研究为丰富和发展混合励磁电机技术提供了理论参考与实践指导。

混合励磁开关磁链电机转子极数对调磁性能的影响

为了研究混合励磁开关磁链电机(hybrid excited switched flux permanent magnet,HESFPM,motors)的调磁特性,探讨影响HESFPM电机调磁性能的主要因素,解决具有宽调磁能力的HESFPM电机优化设计问题,文章通过分析不同定/转子极数和绕组结构的混合励磁开关磁链电机的拓扑结构、工作原理,比较了不同定/转子极数的混合励磁开关磁链电机的电磁性能和调磁性能。采用磁路分析方法和有限元计算方法,比较研究了不同电流密度、不同直流励磁绕组与电枢绕组槽面积对HESFPM电机电磁性能和调磁能力的影响。分析结果表明,对于采用相同定子结构的HESFPM电机,转子极数为N_s+2 (N_s为定子极数)的12槽HESFPM电机具有比转子极数为N_s-2的HESFPM电机具有更高的电磁转矩和更宽的调磁能力。最后,通过对一台12/10 HESFPM实验样机的测试进行验证。

一种新型九相模块化混合励磁开关磁链直线电机

提出一种新型九相模块化混合励磁开关磁链直线电机(modular-hybrid excited flux switching linear machine,M-HEFSLM),在详细介绍电机的拓扑结构及运行原理基础上,优化了槽/极配合,并深入分析了最佳槽/极配合九相M-HEFSLM的电磁性能,分析结果由3D有限元进行了验证。通过与三相结构的对比,表明该九相M-HEFSLM性能优于三相结构,尤其表现在推力密度与缺相故障时的容错性能上。为了便于电机的安装与拆卸,提出了一种减小空载法向力的方法。可以看出,所提新型九相M-HEFSLM具有推力密度高、容错性能好、磁场可调、结构简单等优点,应用前景良好。

基于6/8开关磁链永磁电机不同约束条件下的优化设计比较

比较研究了开关磁链永磁电机(SFPMM)在不同约束条件下的优化设计。以6/8 SFPMM为例,通过对电机参数的敏感度进行分析,将电机的参数进行逐一优化。比较了其在固定定子铜耗、固定电流、固定电流密度等不同约束条件下以及不同负载约束条件下的优化结果。通过对优化结果的转矩性能、永磁体体积、损耗和运行效率等进行评价和对比,得出该类电机优化设计中约束条件的选择方法。

基于等效磁网络法的混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机建模研究

提出了一种混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)的等效磁网络模型,此模型可以分析电机悬浮和转矩绕组的磁链、电感及悬浮力和转矩等静态特性。等效磁网络法(EMN)不仅能保证一定的精度,而且比有限元法(FEM)节省时间。基于一种24/16/8极混合励磁双定子BSRM建立EMN模型,推算出电机定转子齿部、轭部以及气隙磁导的计算公式。建立矩阵方程,求解出各部分的磁通密度,进而求出悬浮和转矩绕组的磁链、电感以及悬浮力和转矩特性,和FEM求解的结果进行对比。可以发现EMN模型求解出的电磁特性和FEM分析的结果吻合效果很好,进一步证明了所建模型的有效性。

一种混合励磁开关磁通永磁记忆电机设计与调磁性能分析

设计了一种混合励磁开关磁通永磁记忆电机,利用Ansoft Maxwell 2D仿真软件建立了其电机模型,分析了其电机运行原理。采用有限元分析方法,对电机的调磁特性进行了探究,给出了铝镍钴永磁体处于不同磁化状态时的磁力线分布、相磁链曲线、反电动势曲线、磁通密度分布曲线和转矩波形曲线。仿真结果表明,该电机相较于常规永磁同步电机具有良好的调磁性能。

开关磁链永磁电机匝间短路电流计算及分析

针对开关磁链永磁电机(switched flux permanent magnet motor,SFPMM)绕组匝间短路故障,为了确定影响短路电流的因素和短路电流对电机的影响,揭示匝间短路电流的产生原理并建立数学模型。通过建立SFPMM在匝间短路故障下的三相绕组等效电路,给出了匝间短路电流的数学表达式,对匝间短路电流的特性和影响因素进行了分析,并通过12槽10极SFPMM样机进行了实验验证。结果表明,匝间短路电流会使SFPMM电机发热、平均转矩下降和转矩脉动上升,降低互感和转速有利于减小匝间短路电流的幅值。研究结果可为SFPMM的短路电流抑制和容错结构设计提供重要的理论支撑。

定子混合励磁开关磁链电机调磁能力优化及比较

通过对两种12/10混合励磁开关磁链(HESFPM)电机的比较,研究了不同定子结构混合励磁电机的调磁性能。第一种混合励磁开关磁链电机(HESFPM-1)选择直流励磁绕组来代替部分永磁体,而第二种电机(HESFPM-2)将直流励磁绕组放置在传统的开关磁链电机的定子轭部。HESFPM-2电机的直流励磁绕组槽面积更大,该电机具有更好的弱磁和增磁能力。在电机设计中,HESFPM-2电机的槽面积比具有较宽的范围,因此电机设计更加灵活。比较了两种混合励磁开关磁链电机在不同永磁体长度、宽度以及定子齿宽下,电机的转矩和调磁性能。通过有限元分析和实验样机对HESFPM-2电机的调磁性能进行了验证,结果表明,有限元仿真结果与实验结果有较好的一致性。

基于闭环电压反馈的混合励磁电机弱磁控制

为了实现新型混合励磁电机的高速运行,文章提出了一种便于实现的基于相电压反馈的弱磁控制策略。通过电机相电压反馈值和逆变器最大输出电压之间的差值来判断电机弱磁区域的边界。控制算法将电机运行区域分为低速、高速I区和II区3个区域,并给出了在高速区d轴电流、q轴电流和直流励磁电流的具体控制方法,通过对混合励磁电机电枢电流和直流励磁电流的共同调节,实现了混合励磁电机在高转速区域的稳定运行。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

混合励磁开关磁链电机转子齿开槽对齿槽转矩的影响研究

针对混合励磁双凸极电机齿槽转矩较高,引起较大的振动和噪声的问题,对在12/10混合励磁开关磁链(HESFPM)电机转子齿顶开设辅助槽的方法进行了研究。介绍了12/10 HESFPM电机的拓扑结构和工作原理,结合12/10 HESFPM电机齿槽转矩的解析表达式,解释了转子齿顶开辅助槽降低齿槽转矩的原因;应用有限元分析方法,研究了辅助槽槽数、槽型、间距、尺寸和励磁电流对齿槽转矩的影响;在对辅助槽结构优化的基础上,比较了应用不同辅助槽结构时12/10 HESFPM电机的齿槽转矩,得到了可以最大程度削弱齿槽转矩的辅助槽结构;最后,研究了辅助槽对空载反电动势和平均转矩的影响。研究结果表明:当每个转子齿顶有2个矩形辅助槽时,12/10 HESFPM电机的齿槽转矩降低了92.32%,而平均转矩仅降低了10.3%。

E型多齿开关磁链永磁记忆电机电磁性能分析

记忆电机是一种通过改变低矫顽力永磁体磁化状态进行调磁的新型永磁电机。针对传统C型多齿开关磁链永磁记忆电机在恒转矩区转矩性能低的问题,提出并设计了一种采用E型铁心的新型多齿开关磁链永磁记忆电机。基于有限元法建立了电机模型,分析了其电磁性能,包括磁链、反电动势、直交轴电感与转矩等。与传统C型多齿开关磁链永磁记忆电机对比,E型多齿开关磁链永磁记忆电机最大转矩提高了7.7%。结果表明,提出的电机结构具有更大的电磁转矩。

宽调磁范围的混合励磁同步发电机

针对现有一些混合励磁同步发电机气隙磁场调节范围小的问题,提出了一种具有宽范围调磁能力的混合励磁同步发电机,该发电机由4个永磁磁极和4个铁磁磁极组成。基于等效磁路法,分析了该混合励磁同步发电机气隙磁场调节原理。采用Maxwell软件对该发电机进行了仿真,得到了该发电机的空载特性、调节特性和线电压波形,并与实验结果进行了比较。当励磁电流从0增加到8 A时,线电压增加了104.2%,表明了该混合励磁发电机调磁范围宽,验证了该方案的正确性,以及计算方法的准确性。

新型混合励磁开关磁通永磁电动机的设计与分析

混合励磁开关磁通永磁电动机兼具传统永磁电动机和开关磁通电动机的优点,可靠性高,具有较高的研究价值。为实现励磁磁场的有效调节与控制,提出一种新型混合励磁开关磁通电动机,并对不同结构方案的调磁能力和电磁特性进行了有限元分析,得到了更加优化的电动机结构形式,为该类电动机的设计与应用提供了技术参考。

稀土永磁电机正进入大发展的新时期

稀土永磁电机作为节能减排、绿色能源及信息化等领域的发展焦点已成为众人研究的对象.针对永磁风力发电机、超高效永磁同步电动机、交流永磁伺服电动机和特种永磁电机等已研究电机进行介绍和分析,列出各自的特点及适用场合,给出其与传统电机的性能对比结果.由于用户对电机性能的要求日益增高,电机结构日益新颖多样,因此,增加了设计及研究的复杂性.通过多耦合系统、多学科知识的整合,永磁电机的性能得到了进一步的优化,并且将会得到更大的发展.

定子永磁型混合励磁双凸极电机设计、分析与控制

将"混合励磁"思想引入双凸极永磁电机,提出一种定子永磁型混合励磁双凸极电机,对其进行系统深入的理论分析和实验研究.理论上,建立了电机的数学模型;提出了切实可行的该类电机的一般设计方法,建立了电机的一般功率方程,推导出电机磁场调节能力与最大速度之间关系,为电机的电励磁绕组的安匝数、永磁体用量等关键电磁参数的确定提供理论依据.将2维和3维有限元相结合,提出快速、准确的"一步法"对电机特有的定子外漏磁以及端部漏磁进行研究,并对电机电磁性能进行了分析;提出了该类电机的驱动控制策略和方案,并进行了实验研究.原理样机的实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且表明,该电机在保留双凸极永磁电机优点的同时,能有效拓宽调速范围,在宽调速范围内具有较高的能量效率,在电动汽车等应用领域具有应用前景.

50家新能源商用车配套电机企业名录

目前,应用于新能源汽车的驱动电机主要包括直流电机、交流电机和开关磁阻电机3类,其中在目前商用车领域应用较为广泛的电机包括直流（无刷）电机、交流感应（异步）电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等。其它特殊类型的驱动电机包括轮毂/轮边电机、混合励磁电机、多相电机、双机械端口能量变换器（Dmp-EVT）,目前市场化应用较少,是否能够大规模推广需要更长时间的车型验证。