全周期无轴承开关磁阻发电机的设计

分析全周期发电模式下无轴承开关磁阻发电机(bearingless switched reluctance generator,BSRG)的悬浮机理和发电原理,利用等效磁路法推导全周期BSRG的一相磁场储能表达式。考虑到全周期BSRG的控制方式和主、悬浮绕组的电流波形,将两套绕组电流等效为方波;再根据机电能量转换原理,积分得到了利用方波电流峰值表示的平均转矩和平均悬浮力表达式。结合输出功率与平均转矩的关系,推导出了全周期BSRG的主体尺寸计算公式。利用平均悬浮力设计样机最大径向负载要求,并通过绕组峰值电流与气隙磁密的关系计算绕组的匝数。最后,基于所提方法设计了一台实验样机,并通过有限元仿真验证了所提方法的正确性。

一种双定子型的磁悬浮开关磁阻双通道全周期发电机

针对传统磁悬浮开关磁阻发电机中发电绕组与径向力绕组以及径向力绕组之间存在非线性强耦合的问题,该文研究一种新型的双定子磁悬浮开关磁阻双通道全周期发电机。该电机采用内–外双定子结构,内定子悬浮极上设置悬浮力绕组,外定子发电极上设置激励和发电绕组。在结合电机结构说明悬浮和全周期发电原理的基础上,利用磁通分布以及绕组磁链的有限元计算结果分析了悬浮与发电绕组之间以及悬浮力绕组之间的耦合程度,建立了系统的数学模型和运行策略。该发电机的悬浮极和发电极均可双通道运行,二者具有独立磁路,且悬浮力不受转子位置角影响,可连续发电并提高供电可靠性。有限元及实验结果验证了所提方案的正确性和有效性。

串励式无轴承开关磁阻发电机的悬浮力特性研究

串励式无轴承开关磁阻发电机(BSRG)的稳定悬浮发电取决于对各绕组电流的合理控制,而在其运行状态和负载情况相同时,电流又取决于绕组电感和悬浮力,因此二者的准确计算是设计和控制该电机的关键。建立了串励式BSRG的二维有限元模型,计算了悬浮绕组电感。结合实际控制策略,在不同磁动势组合下,研究了串励式BSRG的悬浮力特性。

一种新型无轴承开关磁阻发电机的设计

分析了一种转子由6个凸极和一个圆盘轴向叠加而成的12/6极混合转子结构无轴承开关磁阻发电机的发电原理与悬浮机理。利用等效磁路法,并将绕组电流等效为方波,结合平均转矩与输出功率的关系,推导出了无轴承开关磁阻发电机的主体尺寸计算公式。在不考虑转子偏心情况下,推导了电机悬浮力的表达式。根据设计样机的径向负载要求,在留有一定径向力裕量的基础上计算得出转子圆盘尺寸,并通过绕组峰值电流与气隙磁密的关系计算绕组的匝数。最后,基于所提方法,在Ansoft中建立12/6极混合转子结构BSRG实验样机的模型,验证了所提设计方法的正确性。