Mechanism of hybrid-magnetic-circuit multi-couple motor

Discusses the interval between laminations in a permanent magnet inductor motor which makes the air gap magnetic field produced by the permanent magnet very uneven in the axial direction, and limits the performance of a motor. Proposes a hybrid magnetic circuit multi couple motor to compensate for the uneven air gap magnetic field, thereby improving the performance of a motor.

现代永磁电机技术研究与应用开发

结合电动汽车与风力发电用永磁电机系统的开发,开展了基于多物理域分析与系统仿真的现代永磁电机设计技术研究;提出了多种具有磁场控制能力的新结构永磁电机,以促使永磁电机的设计理念与磁场控制技术不断变革和创新。

轴径向气隙混合磁路多边耦合电机非线性模型及性能参数的定量研究

文中提出一种轴、径向气隙混合磁路结构多边耦合电机,针对轴、径向气隙混合磁路多边耦合电机的结构特点,基于齿层比磁导概念,建立了电机的齿层磁参量数据库,进而建立了电机的非线性模型。利用该非线性模型定量计算了具体轴、径向气隙混合磁路多边耦合电机不同励磁条件下的最大静转矩,并进行了实验验证,定量计算了不同条件下的旋转感应电势以及各绕组的平均电感和平均互感。研究表明文中所述内容为轴、径向气隙混合磁路多边耦合电机的分析设计计算提供了有效方法。

轴径向气隙混合磁路多边耦合电机的弱磁控制

在电机轴向引入励磁线圈,使电机主磁场的磁通可调.控制轴向线圈电流的大小和方向,可以实现增磁控制和弱磁控制,可控制电枢绕组电流全部为转矩电流,从而简化了电枢绕组电流的控制.给出了电机的结构,通过解析和仿真分析了增磁和弱磁控制的方案,并进行了相应的实验.理论分析和实验结果表明,增磁控制使得电机具有低速大转矩特性,弱磁控制使得电机高速接近恒功率的特性,能够满足电动车驱动等宽调速范围应用的需要.

轴径向气隙混合磁路多边耦合电机轴向励磁绕组的反电势及其位置传感器机理

无传感器控制是比较理想的电机驱动模式,是电机及电力传动领域的研究热点之一。该文在混合式步进电动机的基础上提出一种轴径向气隙混合磁路多边耦合电机,电机在提高单位体积出力的同时,在不增加传感器的条件下实现了电机的闭环控制。这种电机的结构特点决定了电机控制的灵活性,轴向励磁绕组既可以控制轴向磁通,还可以兼作转子位置传感器。该文结合轴径向气隙结构混合磁路多边耦合电机的特点,在对该种结构电机轴向绕组谐波反电势解析分析和实验研究的基础上,提出基于轴向补偿励磁线圈同时作为电机位置传感器的思想,探求了轴向励磁补偿控制绕组的传感器机理,并给出具体电路,确认了其实现的可行性。研究表明,当定子绕组三相同时通有电流的时候,轴向线圈的反电势频率是定子绕组电势的3倍,根据这个反电势信号,轴径向气隙结构混合磁路多边耦合电机可以方便的实施无传感器控制。

一种复合转子永磁天刷直流电机恒功率弱磁的研究方法

由永磁段和磁阻段构成的复合转子是永磁同步电机实现弱磁的有效结构,也可用于永磁无刷直流电机(BLDCM)中。为求解复合转子结构BLDCM的复杂磁场,分析转子加入磁阻段对弱磁性能的影响,需要引人一种有 效的弱磁控制模型。该文通过建立场路结合的状态空间模型将磁场与通电模式相结合,准确模拟了最小分析区间中转子每个位置磁状态;以磁链空间位置函数的差分替代磁链对位置的偏微分,采用准静态场有限元分析解决BLDCM运行中磁场随空间位置变化的复杂性以及高速时无功电流增加带来磁路饱和的非线性,为准确预测复合转子BLDCM的弱磁性能提供了有效的处理手法。样机试验与仿真结果的吻合表明了这种方法的准确性。

一种新型混合励磁分段转子开关磁阻电机

分段转子开关磁阻电机磁路短、损耗小,但功率密度低。在该电机的定子槽口增设12块永磁体,构成一种新型12/8极混合励磁分段转子开关磁阻电机。介绍混合励磁分段转子开关磁阻电机的拓扑结构和工作原理,建立电机的数学模型,分析永磁体的工作模式,并用等效磁路法验证其增磁作用。使用有限元法仿真其静态和动态特性,分析永磁体厚度对电机的影响、在不同电流下永磁体转矩与总转矩的占比关系。与传统分段转子开关磁阻电机进行对比,混合励磁分段转子开关磁阻电机的平均转矩提高10.7%,转矩脉动减少11.1%。

混合磁路多边耦合电机的转矩提升功能

为对混合磁路多边耦合电机在提升电磁转矩方面的作用做一分析,通过理论分析和实验研究对比这种电机和同体积的混合式步进电机的电磁转矩,说明该结构的电机在提升电磁转矩方面的作用.运用等值磁网络模型的方法解析得到混合磁路多边耦合电机的电磁转矩,指出电磁转矩中含有永磁体转矩、磁阻转矩和轴向线圈转矩3种成分,其中轴向线圈转矩的存在是混合磁路多边耦合电机转矩较混合式步进电机转矩增加的原因.实验结果说明了轴向线圈在提高电机电磁转矩,提高电机铁心利用率方面的作用.

混合式永磁同步电机弱磁性能的研究

针对传统永磁同步电机弱磁性能不佳的问题,提出了应用混合式结构来改善永磁同步电机弱磁性能。研究了传统永磁同步电机的结构,得出了传统永磁同步电机弱磁困难的原因是电枢磁势和转子励磁磁势的不对等。分析了混合式永磁同步电机的结构,得出了其转子永磁体用量少,励磁磁势较小;气隙很小同步电感大,短路电流与额定电流的比值小。介绍了应用短路电流与额定电流的比值来判断永磁同步电机弱磁性能的方法,分析得出了混合式结构弱磁性能要好于传统永磁同步电机。采用了基于直轴电流负向控制的附加闭环方法进行弱磁控制,对传统永磁同步电机和混合式永磁同步电机的弱磁性能进行了对比实验,混合式结构的弱磁扩速倍数为传统式结构的2.63倍。研究结果表明,混合式结构可以有效提升永磁同步电机弱磁性能。

模块化定子混合励磁同步电机磁网络建模与分析

以一台模块化定子交替极转子结构的混合励磁同步电机为研究对象,提出了一种三维磁网络模型,综合考虑了定子齿顶局部饱和问题、定子槽漏磁、转子端部漏磁、轴向漏磁、电枢反应、转子转动等因素。利用所搭建的三维磁网络模型分别计算分析了电机的气隙磁通密度、磁链与电动势等特性,并通过有限元分析验证了模型的准确性,同时,还对混合励磁同步电机的性能包括调磁能力、电磁转矩、铁耗等进行了对比分析,得出了该电机调磁能力良好,在通以2 A与4 A励磁电流时,相磁链相较于无励磁时分别增加了22.68%与45.36%,而在通以-2 A与-4 A励磁电流时,相磁链分别降低了13.45%与24.9%;功率调节灵活,在低速工作时可以通过增加电励磁电流来提升电机的输出功率;以及采用非晶合金可以有效降低铁耗,提高效率的结论。该解析模型与有限元方法相比节约了大量时间,为更高效准确地分析混合励磁同步电机的性能提供了新的思路。

定子励磁型混合磁路直线旋转永磁电机磁路设计与实验研究

针对智能装备系统直线与旋转两自由度驱动需求,提出定子励磁型混合磁路直线旋转永磁(statorexcitedhybrid magnetic circuit linear and rotary permanent magnet,SEHMCLRPM)电机,采用轴向和径向双凸极齿结构,轴向直线运动与径向旋转运动磁场共用定、转子磁路。永磁体设置在定子上,动子上既无绕组也无永磁体,动子结构简单坚固,重量轻,具有转矩惯量比高、动态响应速度快、可靠性高等特点;定子同时设置有直线与旋转两套绕组,直线和旋转运动控制独立,降低两自由度驱动控制的复杂度。分析该类电机的运行原理和结构特点,探讨混合磁路特征,构建该类SEHMC-LRPM电机的解耦等效磁路模型,实现该类电机的磁路设计。在此基础上,基于3D有限元方法分析混合磁路与两自由度耦合磁场,揭示两自由度磁场与电机磁场分布、空载和负载特性的关系。最后,加工制造样机,并进行实验研究,验证该电机结构的有效性和理论分析的正确性。

混合磁路多边耦合电机转子位置检测策略

为了研究简单有效轴径向气隙混合磁路多边耦合电机转子位置检测方法,根据电机的结构和参数特点,在轴向线圈局部磁网络模型的基础上对轴向励磁绕组的反电动势进行了分析,导出双侧绕组反电动势与转速和电机位置的关系式,为实现该电机转子位置传感提供了理论依据。在此基础上提出了新的位置测量方案,在无位置传感器的前提下,能够快速确定电机实际位置。通过实验和仿真证明:该方法具有运算量小、无需电机具体参数、受径向电流影响小及抗干扰能力强的优点,可以实现轴径向气隙混合磁路多边耦合电机的无位置传感器控制。

混合式磁路结构的稀土永磁同步电机磁路计算

永磁电机中采用混合式磁路结构能有效地提高气隙磁通密度。本文从理论上分析了用等效退磁曲线计算混合式磁路结构永磁电机磁路的可行性,实例计算结果能满足工程要求。

混合式永磁同步电机转子磁路结构研究

针对电动汽车用驱动电机高成本、高温工况条件性能下降及永磁体退磁等问题,开展了双层“C”+“V”形磁障结构、采用钕铁硼永磁体与铁氧体永磁体的混合式永磁同步电机的相关研究。利用有限元方法,重点研究了包括形状、深度、宽度与磁障间隔比例等转子磁路结构关键参数,对电机最大输出转矩能力的影响。研究结果表明,混合式永磁同步电机可以在明显降低成本的前提下,满足当前电动汽车驱动电机的使用要求。

新型二自由度电机的磁路模型研究

提出了一种新型混合式直线旋转步进电动机的结构,通过分析电机结构分析在不同励磁电流下电机旋转段和直线段的工作原理。依此工作原理为基础,建立电机的等效磁路网络模型。以一相绕组通电为例,对该步进电动机全网络进行了线性解析,进而给出了该电机的转矩特性解析式。

复合结构混合永磁电机抗退磁性能分析及优化

针对传统稀土永磁电机的稀土永磁材料用量高的问题,本文提出一种由钕铁硼和铁氧体混合永磁的交替极加局部Halbach结构的少稀土永磁同步电机,分析了该复合结构混合永磁电机的结构特点。比较分析了该电机与传统一字型钕铁硼稀土永磁电机的电磁性能,并依据退磁特性建立了该电机的局部退磁有限元模型,通过磁路耦合联合仿真对电机多运行工况进行了仿真,针对高速弱磁和变载运行工况下电机局部退磁的性能损耗,以提高永磁体工作点和降低退磁率为优化目标,给出了该电机的抗退磁优化设计方案。仿真结果验证了所提电机结构的合理性,电机抗退磁性能较优化前提升了10.3%。

基于耦合仿真的少稀土混合永磁电机的性能分析

针对新型少稀土非对称混合永磁同步电机,考虑到不同运行工况下电机实际电磁性能受驱动器以及控制策略的影响,引入场路耦合方法。基于ANSYS Maxwell、Simplorer平台建立了完整的电机本体及驱动控制系统模型,分析计算了全速域内电机的电磁特性及驱动性能,并与MATLAB-Simulink驱动控制仿真结果进行了对比。结果表明因电机电磁特性和驱动控制信息的实时传递,采用场路耦合仿真分析方法的计算结果具有更高的准确性和可信度,为后续该类新型少稀土非对称混合永磁同步电机的进一步系统级优化设计提供了参考。

永磁辅助外转子开关磁阻电机转矩增强的等效磁路分析

为了实现电磁转矩的增强,文章提出了一种在定子槽口增添永磁体的新型永磁辅助外转子开关磁阻电机。首先分析新型电机的结构和工作原理,用等效磁路法建立混合励磁等效模型,并证明增添永磁体后,气隙磁链增大和定子磁链减小。其次建立电磁转矩的平衡方程,并分析了电机的三种励磁工作模式。然后仿真分析永磁体厚度对电磁转矩和齿槽转矩的影响,验证了较大的电枢电流能更好发挥永磁体的作用。最后,与传统外转子开关磁阻电机相比较,新型电机能降低定子铁心的磁饱密度和增强电磁转矩。

某混合动力汽车分数槽电机磁路有限元分析

电机是混合动力汽车动力系统的关键部件,电机的磁路设计对整车动力性具有决定性因素。以混合动力汽车分数槽电机为研究对象,采用ANSYS/Maxwell建立电机磁路有限元分析模型,分析其齿槽转矩、空载反电势、负载特性等,结果表明电机的输出特性可达到目标要求。