6/4极无轴承开关磁阻电机悬浮控制原理与实现

针对12/8极无轴承开关磁阻电机(BSRM)换相频率高、定子绕组多、所需功率器件多的缺点,研究了换相频率和绕组数目均减少一半的6/4极BSRM。为确保6/4极BSRM的稳定悬浮,提出一种基于绕组电流双相导通的转矩和径向悬浮力协调控制方法。分析了悬浮控制机理,提出了考虑双相耦合的悬浮力分配策略。通过MATLAB/Simulink建模仿真和样机实验,实现了电机在转速闭环控制时的径向稳定悬浮,验证了理论分析的正确性和控制方法的可行性。

无轴承开关磁阻电机凸极转子封盖优化设计

针对无轴承开关磁阻电机(BSRM)凸极转子封盖优化设计问题,通过划分不同封盖尺寸的BSRM凸极转子网格,采用计算流体动力学(CFD)法求解了相应的3D气隙流场与风摩转矩,结合所求解的不同封盖转子端面对流换热热阻,通过拟合曲线获得了优化的BSRM凸极转子封盖尺寸,实现了降低风摩转矩与端部对流热阻的折衷,在降低风摩损耗的同时提高了转子对流换热性能。

双凸定子极无轴承开关磁阻电机数学模型

双凸定子极无轴承开关磁阻电机可实现悬浮力和转矩的解耦,控制简单,具有应用优势。但该结构电机在悬浮绕组与转矩绕组同时导通时,非导通相齿极中存在较大的磁通,该磁通不可忽略,磁通分布较为复杂,给数学模型的建立带来了困难。根据电机的磁通分布建立了等效磁路图,依据虚位移法推导了悬浮力数学表达式。同时根据电机转矩与悬浮力之间的解耦特性,给出了电机转矩公式。为了验证所提数学模型的合理性,进行了有限元仿真验证,结果表明数学模型与仿真值具有较好的一致性。

宽转子无轴承开关磁阻电机的转子极形优化

为了解决宽转子无轴承开关磁阻电机由于开关型供电方式以及双凸极铁心结构在运行过程中容易导致转矩脉动很大的问题,本文对其转子极结构进行改进,提出在转子极两侧开槽的优化设计方案。旨在通过增大开槽处的气隙磁阻,提高用于产生转矩的切向分量的气隙磁密,从而降低转矩脉动。对所开槽进行参数化处理,使用控制变量法分析各开槽参数对转矩性能的影响,以性能指标最优为目标确定开槽参数。利用场路耦合的方法将电机有限元分析模型和直接瞬时转矩控制电路模型结合起来,实现电机系统的动态运行。仿真结果表明转子极开槽后能够有效降低宽转子无轴承开关磁阻电机的转矩脉动,提升平均转矩,并且对径向悬浮力的影响很小。

8/6极开关磁阻电机磁极分布与电感参数研究

针对8/6极开关磁阻电机,采用电磁场有限元的方法,研究不同绕线方式所形成的不同磁极分布对电机自感和互感的影响。研究表明:电机各相自感最大值与磁极分布的对称性有关,其差值可达30%左右;不同磁极分布下,各相间互感变化规律相差很大,仅有NSNSNSNS分布的电机各相间互感具有良好的一致性,且全为正值;互感相对自感的大小亦与磁极分布的对称性有关,对于反对称磁极分布的SRM,互感平均值不到自感平均值的10%,而正对称磁极分布SRM,互感平均值接近自感平均值的40%。

定、转子极弧可变时无轴承开关磁阻电动机的数学模型

研究了无轴承开关磁阻电机定、转子极弧选取的原则,并分析了转矩和悬浮力随定、转子极弧的变化关系。针对传统无轴承开关磁阻电机数学模型只适用于固定定、转子极弧的局限性,提出了一种适用于定、转子极弧可变的无轴承开关磁阻电机新型数学模型。基于无轴承开关磁阻电机传统虚位移法数学模型的推导方法,推导了利用分段函数表示的包括定、转子极弧两个变量的新型数学模型解析表达式,并与传统数学模型以及采用FEM计算的主绕组和悬浮绕组电感进行了比较。结果表明,新型数学模型的电感计算结果准确,且转矩和悬浮力方程包括定、转子极弧这两个变量,对定、转子极弧没有限制,具有通用性。

盘式开关磁阻电机临界重叠位置磁化曲线计算

针对三维有限元方法分析轴向磁场盘式开关磁阻电机时计算机配置要求高、耗时长及不适于电机的优化设计和基于定转子极中心线对齐位置和定子极中心线和转子槽中心线对齐位置这两个关键位置的磁路法计算精确度不高等问题,对转子齿前沿和定子齿前沿重叠位置即临界重叠位置处磁化曲线进行解析计算。利用三相6/4极和12/8极轴向磁场盘式开关磁阻电机的有限元仿真结果及磁阻最小原理划分该位置处磁链并进行计算,推导出该种电机临界重叠位置处磁化曲线,并与三维有限元方法的计算结果进行对比。分析结果表明,此种解析法的计算精确度符合要求。计算结果验证了解析分析计算的正确性。