宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机的设计与分析

针对开关磁阻电机存在转矩密度较低、转矩脉动较大的缺点,提出一种新型宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机。该电机采用并行式双定子结构,左右定子盘通过共享一个转子段保持短磁通路径,定子齿极为宽极和窄极交错排列,集中式绕组缠绕在定子宽极上,定子窄极上则不缠绕绕组,仅为磁路提供磁通路径。由于每个槽只放置一相绕组,使得绕组在磁、热和机械上的隔离程度更高,保证了电机的可靠性。该文首先介绍所提电机的拓扑结构和运行原理;根据功率方程设计了部分初始结构参数,利用有限元方法分析了尺寸参数对电机性能的影响,并利用田口算法对选取的4个关键尺寸参数进行了多目标优化,改进了电机性能;然后计算分析了所提电机结构的动、静态性能;最后,制造了样机,实验结果验证了所提电机结构的有效性。

基于有取向硅钢的轴向磁通开关磁阻电机准三维解析分析与设计

轴向磁通开关磁阻电机定、转子齿形在不同圆周半径上极弧角度变化不一致,利用二维解析法分析该类电机会带来较大误差。该文利用准三维解析法对轴向磁通电机展开径向分层计算,确定电机转子关键位置处的磁链特性。在准三维解析法分析的基础上,利用准三维有限元方法对基于不同铁磁材料的模型进行了比较分析。研究结果和样机测试数据表明:基于有取向硅钢材料的轴向磁通开关磁阻电机定、转子磁极轴线对齐位置处的磁链值可以提高15%,准三维解析法的分层计算精度较高,对于电机初期设计而言,该方法的磁链分析误差从工程上认为是可以接受的。

轴向磁通开关磁阻电机参数设计方法

轴向磁通开关磁阻电机的气隙面积与电机外径的平方成正比,与电机的轴向长度无关。相对于径向磁通结构的开关磁阻电机,采用轴向磁通结构能够有效增加气隙的面积,从而提高电机的输出转矩。针对单转子、单定子结构的轴向磁通开关磁阻电机,对提高其输出转矩特性的参数设计方法进行了研究。建立了三维有限元模型,对电机的电感特性和转矩特性进行了研究。最终得到了优化的定、转子齿形与尺寸,并确定了磁轭厚度。

转子结构对轴向磁通开关磁阻电机的影响分析

轴向磁通开关磁阻电机具有传统开关磁阻电机和轴向磁通电机的优点,能够适用于许多场合。考虑到工程样机装配过程中转子磁极的固定问题,在转子中引入凸台结构。研究了理想状态下轴向磁通开关磁阻电机定、转子极弧系数和转子厚度对电机性能的影响;在保证定、转子极弧系数和转子厚度不变的前提下,对引入的凸台结构进行分析,选取了最佳的凸台厚度和凸台宽度;利用有限元软件仿真对比了无凸台转子结构和有凸台转子结构的轴向磁通开关磁阻电机。研究结果表明:有凸台转子结构能够有效提高电机输出转矩,增强了转子结构的可靠性。

线圈辅助轴向磁通SRM转矩脉动抑制策略研究

线圈辅助轴向磁通开关磁阻电机(CAF-SRM)由两组磁极相关的定/转子凸极结构组成,电机中央加入辅助线圈,具有结构坚固、价格低廉、鲁棒性高的优点。CAF-SRM的双凸极结构、强非线性以及步进式旋转会导致较大的转矩脉动,针对该问题本文提出一种同时操控电枢绕组电流和辅助线圈电流的控制策略。该方法采用转矩分配函数(TSF)控制,削弱电枢绕组在换相期间产生的转矩脉动。此外,由于TSF控制电流跟踪性能差,引入辅助线圈电流控制,通过单神经元自适应PID(SNAPID)调节辅助线圈电流来进一步抑制电机的转矩脉动。通过Maxwell、Simplorer和Simulink的联合仿真,证明了该方法可有效抑制电机的转矩脉动,在磁阻电机研究领域具有较高的应用价值。

轴向磁通开关磁阻电机的起动发电研究现状

介绍了轴向磁通开关磁阻电机的起动发电控制技术,其中包括轴向磁通开关磁阻电机调速系统的组成和轴向磁通开关磁阻电机的三种基本控制方法,即电压斩波控制、电流斩波控制和角度位置控制,指出轴向磁通开关磁阻电机在电动车辆、纺织工业、家电应用等领域良好前景。

新型轴向磁通SRM转矩脉动抑制的研究

针对传统永磁电机高温下易发生不可逆退磁、磁通无法调节等固有缺陷,设计出一种带有中央绕组辅助励磁的新型轴向磁通开关磁阻电机。基于该电机电感、转矩特性曲线引入一种简单的导通角控制算法,并且结合该电机本身特有中央绕组结构,提出一种动态导通角联合中央绕组的控制策略,电机低速运行时电枢电流能够准确跟踪期望转矩的同时,避免峰值过大;较高速运行时迅速退磁,避免较大的电枢电流进入负转矩区域,实现电机转矩输出特性更为平稳。仿真与实验结果表明,该控制策略能够使电机在宽转速范围内转矩脉动得到有效抑制。

抽油机用盘式开关磁阻电机的电磁优化设计

为了避免游梁式抽油机胶带传动系统带来的问题,电机主轴需要采用直接与减速机相连的半直驱方式,而这种方式的优劣取决于核心部件盘式开关磁阻电机性能的好坏。鉴于此,通过理论分析了径向磁通和轴向磁通盘式开关磁阻电机的轴向长度、外直径、直径比及纵横比等参数对转矩性能的影响,从而获得最佳的电磁结构。运用解析法计算了两种结构电机的磁化曲线,重点突出了轴向磁通开关磁阻电机的磁化曲线计算,并在准三维解析法的基础上,将直线开关磁阻电机的气隙磁导求解方法应用到该计算中。通过三维有限元数值分析法进行了电机结构优化并确定了样机参数。通过搭建样机试验平台验证了理论分析的正确性及可行性。装机试验结果表明,相较于三相异步电机和交流永磁伺服电机,样机的有功节电率分别达到27.4%和7.9%。盘式开关磁阻电机能够匹配抽油机的工作特性而达到生产节能的效果。

变换器供电电机的发展及现状研究

阐述了目前主要的几种变换器供电电机(CFM)。详细介绍了CFM基本结构、工作原理、性能特点,系统概述了CFM发展和研究现状。

专利快讯

专利名称:一种开关磁阻电机的定子极和转子极结构专利申请号:CN201610273909.3公开号:CN105743237A申请日:2016.04.28公开日:2016.07.06申请人:周欢本发明涉及一种开关磁阻电机的定子极和转子极结构,包括定子极铁心、定子极线圈、转子极、转轴,其特征是:定子极铁心是由横梁和对称连接在横梁两端的凸极构成的一体结构的凹槽形铁心,定子极线圈缠绕在定子极铁心横梁上,定子极铁心和定子极线圈构成定子极;转子极的轴向端面呈扇形面,转子极本体通过连接件与转轴固定,转子极能够随转轴旋转到定子极铁心的凹槽中,定子极线圈通电后形成的磁回路为矩形回路。其优点是:缩短了磁通路径,减轻了转子重量,转子极径向不受力,减小了震动及噪声,同时采用本发明制作的电机,其转子极、定子极的数目可以灵活设计。