新型轴向磁通双凸极永磁电机设计与建模仿真

设计了一种具有双定子的新型结构轴向磁通双凸极永磁电机。使用有限元方法对该新型电机进行分析,得到了空载情况下的自感、磁链等特性曲线。针对该新型电机的特点,给出了双凸极电机的数学模型。参照径向磁通双凸极电机的建模方法,结合获得的绕组自感和磁链数据,搭建了基于MATLAB/Simulink的电机转速、电流双闭环调速系统的模型,成功仿真出该电机的转速、电流、转矩等波形。系统的仿真结果表明该新型电机运行可靠、便于控制。

新型双定子双凸极可变磁通记忆电机设计与性能比较

结合双凸极结构、双定子和混合永磁体的特点,提出了三种新型双定子双凸极可变磁通记忆电机(DS-DSVFMM)。通过采用高矫顽力和低矫顽力两组永磁体,实现了电机的高转矩密度和在线调磁功能。为了充分利用电机的内部空间,高矫顽力和低矫顽力永磁体以及调磁绕组都被放置在内定子中。建立该电机的简化等效磁路模型,并分析其磁通调节原理和特性;对三种不同结构DS-DSVFMM的调磁能力、负载转矩和抗退磁性能进行了研究和比较。对T形DS-DSVFMM进行加工和测试,并通过实验验证了该电机结构及其有限元分析的正确性。

磁通记忆式双凸极非稀土永磁电机单相断路下容错控制策略研究

提出了一种磁通记忆式双凸极非稀土永磁电机(doubly salient permanent magnet motor with non-rare-earth flux memory,FM-DSPM),采用了可在线调节永磁体磁化强度和工作点的磁化绕组,为电机的可靠运行以及容错能力增添了新的自由度。针对该类电机最常见的单相断路故障,提出了电枢磁场重构容错控制策略,即通过改变电机的励磁磁动势与电枢磁动势,来实现单相故障下的容错运行。通过仿真研究对比分析了该控制策略中的两种方案:单一电枢磁场重构容错控制、增磁无刷直流(brushless DC,BLDC)容错控制。两种方案均可在单相故障时,实现磁场重构,进而获得近似相等的转矩和容错运行能力。最后通过实验研究,验证了所提容错控制方法的正确性和可靠性。

新型三相磁通切换型双凸极永磁电机电感特性分析(英文)

本文基于有限元法研究了一种新型三相12/10极切换磁通型双凸极永磁电机的电感特性。首先介绍了该电机的结构特点和运行原理;其次比较了静态电感和动态电感的定义;并在此基础上采用通用的定子三相坐标系和dq轴两相坐标系变换将三相绕组电感变为直轴和交轴电感;针对该种方法耗时多、运算量大的缺点,提出了一种基于两个特殊转子位置的简单快捷的方法,可以直接计算得到直轴和交轴电感,所得结果与传统方法计算结果比较验证了该方法的有效性,并得到了样机实测电感数据的验证。

表贴式轴向磁通电机梯形削极分段结构研究

采用多极少槽结构和分数槽集中绕组可有效提高轴向磁通永磁(AFPM)电机的转矩密度,但磁动势谐波含量较大、频率较高,会引起永磁体涡流损耗增大和温度升高。通过优化表贴式轴向磁通永磁电机的永磁体结构可有效降低永磁体涡流损耗并抑制转矩波动,因此提出梯形削极分段结构。首先,基于精确子域法分别建立不同永磁体结构的解析模型。其次,通过解析模型和三维有限元模型对不同永磁体结构的气隙磁密、输出转矩和涡流损耗进行分析对比。然后,通过研究永磁体分段对永磁体涡流损耗的影响,确定梯形削极分段结构的参数。最后,制造一台样机并进行实验,实验结果证明,梯形削极分段结构可有效降低永磁体涡流损耗并且改善轴向磁通永磁电机输出性能。

一种横向磁通双凸极永磁电机的设计

横向磁通电机功率密度高,但普遍存在电机结构复杂,加工难度大,制造成本高等问题,提出了一种横向磁通双凸极永磁电机的结构型式,对电机结构设计及主要尺寸的确定方法进行了研究,在保留了横向磁通电机的一些特点的基础上,简化了制造工艺,降低了生产成本,具有一定的实际应用价值。

基于同步旋转滤波器的磁通记忆式双凸极永磁电机无位置传感器控制

针对电机磁场空间谐波给反电势观测值带来谐波脉动,从而导致转子位置和速度观测值存在脉动误差的问题,研究一种基于同步旋转滤波器(synchronous reference frame filter,SRFF)的改进滑模观测器。采用SRFF消除反电势观测值谐波,提取反电势基波信号,用于计算电机转子位置和转速,提高观测精度,改善无位置传感器控制系统性能。最后建立磁通记忆式双凸极电机无位置传感器矢量控制实验平台,分别对采用传统滑模观测器和基于SRFF的滑模观测器电机控制系统性能进行比较,分析系统的稳态性能、转速跟随性能和抗扰性能。实验结果验证了控制策略的有效性。

新型轴向磁通双凸极永磁发电机的设计与分析

提出了一种新型结构轴向磁通的双凸极电机。通过磁路法和有限元法实现发电机参数设计,给出定转子尺寸,永磁体大小,绕组数等参数。利用有限元方法对提出的新型电机进行了静态分析,得到空载情况下,不同转子位置时的磁场分布,磁链等特性。仿真结果证明所设计的新型电机同时具有双凸极和轴向磁通电机的特性,与理论分析一致,具有实用性。

新型混合励磁双凸极永磁电机磁场调节特性分析及实验研究

提出一种新型带导磁桥的混合励磁双凸极电机,介绍电机的结构特点和磁场调节原理。采用简化等效磁路模型对气隙磁通调节范围、电励磁绕组的励磁磁势和并联导磁桥磁阻三者之间的关系进行分析,用有限元法获得样机磁场分布和磁场调节特性,设计制造了实验样机。样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,并表明:通过改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了电机内气隙磁场灵活调节与控制,有效解决了双凸极永磁电机难以实现电机气隙磁场调节的不足,在电动汽车等需宽调速直接驱动的场合具有应用前景。

新型双凸极永磁电机调速系统的变参数PI控制

双凸极永磁电机转矩和转速之间具有强烈的非线性关系,采用常规线性PI控制器难以得到令人满意的控制特性,为此根据PI控制器各参数在调节过程中的不同作用,提出了适于单片机上实现的变参数PI控制模型,并用遗传算法求解其参数,理论分析与实验结果均表明,变参数PI控制器比常规PI控制器具有更强的自适应性,双凸极电机调速系统具有优良的稳态和动态性能,该文所提出的控制模型及其算法是正确和有效的。

新型定子双馈双凸极永磁电机研究

研究了一种新型定子双馈双凸极永磁电机,该电机采用定子双馈形式,也就是定子上既有电枢绕组,又有励磁绕组,特别是在永磁体旁边附加了一条并联磁分路,通过磁分路磁阻的适当设计,可以达到用较小的直流励磁磁势获得较大气隙磁通调节范围的目的。本文介绍了样机的结构特点,分析了气隙磁通调节范围、直流励磁磁势和并联磁分路磁阻三者之间的关系,进行了样机磁场的有限元计算,样机试验与设计吻合。该电机结构新颖,励磁控制简单,调磁效果明显,励磁损耗小,具有较高的研究和实用价值。

新型整距绕组双凸极永磁电机工作原理及特性

提出了一种新型整距绕组双凸极永磁(DSPM)电机,分析了其工作原理,通过有限元方法计算4/6极整距绕组电机的磁场并对电机磁链、反电动势、电感及转矩等特性进行的分析表明,整距绕组DSPM电机具有双极性的磁链,在不改变结构的情况下电机的输出功率与集中绕组DSPM电机相等,可以减少铜导体用量,提高运行效率。在此基础上提出了两种增加整距绕组DSPM电机输出功率的方法,并对改进的三相24/10极整距绕组DSPM电机的反电动势进行了理论分析和实验研究,所得结果不仅证明了本文理论分析的正确性,而且首次揭示了磁通切换型永磁(FSPM)电机本质上就是一种整距绕组双凸极永磁电机,FSPM电机其功率密度高的内在原因并非磁链的双极性,而是多用了永磁材料,增强了气隙磁密。同时也说明了新型整距绕组DSPM电机较传统的集中绕组DSPM电机具有更高的做功能力。

双凸极变速永磁电机的静态特性

用二维有限元法对一种新型双凸极变速永磁电机（ＤＳＰＭ 电机） 空载、单绕组通电及双绕组通电的磁场分布和气隙磁密分布进行了较为全面深入的分析计算， 在此基础上得到了绕组永磁磁链、自感、互感以及空载电势随转子位置变化的特性曲线， 分析了永磁体磁场和电枢磁场之间的相互耦合作用对电感特性的影响。样机的实测结果验证了理论分析的正确性。所得结果为该电机的设计。

双凸极变速永磁电机的变结构等效磁路模型

建立了双凸极变速永磁电机的变结构等效磁路模型 ,推导了气隙比磁导计算公式 ,通过求解所建立的非线性等效磁路方程 ,以计算电机的静态特性。计算中计及铁磁材料的非线性以及永磁磁场与电枢反应磁场之间的相互影响。通过引入适当的修正系数 ,使计算结果与有限元结果吻合。以新提出的 12 / 8极双凸极永磁电机为算例 ,对电机的永磁磁链 ,空载电势 ,电感等静态特性进行了全面的分析计算 ,并考虑了转子斜槽对静态特性的影响 ,所得结果与实测值一致 ,基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (5 95 0 70 0 1)。表明该文所提出的分析理论和方法可以快速、有效地分析计算双凸极永磁电的磁场及静态特性 ,适合于需要考虑不同结构参数对电机特性影响的应用场合 。

新型12/8极双凸极变速永磁电机的设计与分析

提出了一种新型 1 2 /8极双凸极变速永磁DSPM电机 ,它集永磁无刷直流PMBLDCM电机和开关磁阻SRM电机的主要优点于一身 ,加上其独特的转子斜槽和 1 2 /8极结构 ,该电机具有功率密度高、用铜量小、绕组电阻小和转矩脉动小等优点 .用有限元法 (FEM)对该电机的磁场分布、永磁磁链、反电势和电感特性进行了计算和分析 ,计算中考虑了永磁磁场和电枢反应的相互作用 .样机实验结果验证了理论分析的正确性 .

双凸极永磁电机故障分析与容错控制策略

电机驱动系统的可靠性问题在实际应用中得到了相关领域学者越来越广泛地关注。在对容错电机的基本结构特点进行分析的基础上,针对现有容错电机的不足,对双凸极永磁(DSPM)电机的容错性能进行了研究。DSPM电机克服了开关磁阻电机和转子永磁型容错电机的各自不足,具有可靠性高和功率密度高等优点。为提高DSPM电机缺相运行特性,提出了一种容错控制策略,建立了DSPM电机驱动系统的联合仿真模型,并将其应用于容错性能分析。仿真和实验结果表明,DSPM电机是一种新型容错电机,具有较强的带故障运行能力。本文为新型定子永磁型容错电机的研究打下了基础。

双凸极永磁电机的发展及现状

双凸极变速永磁电机是９０年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统。目前，国际上对该电机参数计算、模型建立、分析方法、控制策略等基础理论方面还有待深入全面地研究和探讨。本文首先简要地介绍该电机的基本工作原理和特点；然后系统地概述该电机的发展和研究现状；最后将该电机与其他电机在设计和运行性能等方面进行比较，进一步了解该电机的特点和应用前景。

单斩电流滞环控制的双凸极永磁电机三相桥式功率变换器中的电流尾巴

双凸极永磁电机的功率控制器通常采用电流滞环斩波控制。文中基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,研究了单斩电流滞环控制的三相桥式功率控制电路;提出采用这种控制方案的三相桥式变换器,每相绕组在关断时段内,会出现两段电流尾巴,削弱电机出力,增加系统损耗。文中首先介绍了单斩电流滞环控制方案,给出基于这种控制方案的三相桥式功率变换器稳态工作原理分析,阐述了电流尾巴的产生机理,给出电流尾巴出现时刻及电流尾巴大小的解析式,指出其危害性,并讨论了三相绕组反电势对称性及霍尔位置调整的准确度对电流尾巴的影响,实验结果证明了文中研究及结论的正确性。

双凸极永磁电机斜极转子设计和绕组换流模式研究

本文首先分析了双凸极永磁电机转子极弧宽度对自定位转矩的影响,提出了双凸极永磁电机等极弧半极宽斜极转子的设计思想;在此基础上,通过对绕组磁链的分析,率先将六状态换流模式引入到双凸极永磁电机的控制系统中,改善了双凸极永磁电机的换流特性,有效减小了转矩脉动,同时简化了系统控制参数,提高了控制的可靠性。数字仿真和试验结果验证了这些设计思想的正确性。

双凸极永磁电机中五种PWM控制方式下的电流拖尾现象

基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,简要介绍了其基本工作原理,然后分别在五种基本的PWM控制方式下,对一周期每工作区间内关断相绕组的工作情况进行了研究。研究表明,除PWM双斩控制方式外,其余四种PWM单斩控制方式下,均会在关断相绕组中出现一类特殊的电流拖尾现象。本文对电流拖尾产生机理进行了详细推导和阐述,给出了不同PWM控制方式下绕组电流的典型波形及分析,探讨了电流拖尾对电机运行的影响。基于四种PWM单斩方式下电流拖尾产生机理的相似性,文末以单斩桥臂上管的H_pwm-L_on型控制方式为例,给出相关实验结果,验证了理论分析及结论的正确性。