Numerical Study on Claw-pole Electric Motors for Electronic Expansion Valves

电子膨胀阀在变频空调系统中能精确调节制冷剂流量，有助于提高空调系统的能效和改善空调环境的热舒适性。研究电子膨胀阀用爪极永磁步进电机有助于提高电子膨胀阀稳定性和可靠性。对电子膨胀阀的电机力矩特性进行数值分析，在保持转子尺寸、通电电流和定转子之间气隙不变的前提下，通过改变爪极形状尺寸，分析了爪极形状参数对电子膨胀阀用爪极式步进电机白定位力矩和保持力矩的影响，认为在满足一定自定位力矩的前提下，保持力矩越大越好，并以此为基础对电机的爪极尺寸进行了优化，认为合理设计爪极尺寸参数，能够使电机的保持力矩和自定位力矩达到最佳，对电子膨胀阀步进电机的研究和设计有借鉴价值。

轴向分段式双爪极永磁电机设计与分析

永磁同步电机在高频率工况时,定、转子铁心损耗和永磁体涡流损耗都会增加,使电机温度升高,从而导致绝缘老化、永磁体退磁等。为了解决高频损耗增加的问题,设计了一台定、转子铁心材料均为软磁复合材料的轴向分段式爪极定子、单段式爪极转子的双爪极电机。类似于双凸极结构会出现转矩脉动过大的问题,采用转子磁极偏移和定子斜极相结合的方式降低转矩脉动。最后,对电机的电磁设计和温度分布进行分析,验证设计的合理性。对于爪极参数的选取,研究主要尺寸比、极弧系数、转子磁极偏移距离和定子斜极角度对双爪极电机的气隙磁密、空载反电动势、转矩及转矩脉动的影响。

微型永磁式爪极步进电机控制系统设计与实现

为实现对直径在5 mm左右的永磁式爪极步进电机的驱动控制。基于STM32F103C8T6主控芯片和TMC2660驱动芯片,设计了一套针对该电机的运动控制系统。控制芯片和驱动芯片之间利用SPI通信,实现对步进电机驱动电流、运动方向以及细分的设置。上位机基于CAN2.0通信协议完成对驱动器的参数修改配置,并且实现正反转、停车、定位以及回零等功能。利用S曲线控制算法,在细分的基础上对步进电机运动进行控制,实现电机的平滑启动与停止。经过实验验证该控制系统能够实现对微型爪极永磁式步进电机的运动控制,细分驱动可有效提升电机电流的正弦性。

车用爪极发电机新型三维分段等效磁路法研究

电励磁爪极发电机凭借其机械强度高、可靠性强等优点广泛应用于重型军用车辆领域。采用三维有限元法计算用时较长,而传统等效磁路法存在漏磁考虑不充分,结果不精确等缺陷。在现有二维磁路模型基础上,提出了一种基于轴向分段的爪极发电机新型三维磁路数学模型,该模型计算结果精确,漏磁考虑充分,大大降低了三维有限元法的计算时长。同时,推导出了各部分磁阻的解析计算公式,在此基础上得到了电机反电动势解析值以及磁密值。最后,通过对比分析三维有限元数值计算方法与新型三维磁路分析方法的解析结果表明了外特性曲线中两者电机端电压极差为4.45%,验证了所提出方法和理论分析的正确性与合理性,为研究电励磁爪机发电机的电磁特性分析提供了理论依据。

顾及旋转铁耗的高速爪极电机三维磁热耦合分析

提出一种磁热耦合方法并对高速爪极电机进行热分析。对高速电机而言铁耗在所有损耗中所占比例较大,准确计算铁耗至关重要。由于爪极电机的磁路是三维结构的,本文通过三维有限元分析,按照旋转磁化条件下的铁耗计算模型得到每个单元的磁滞、涡流和异常损耗。通过保持磁场分析和热场分析时具有相同的剖分单元结构和数目,将每个单元在磁场分析中得到的铁耗耦合到热场分析中,其他损耗如风摩耗、转子损耗等也包含在模型中。将这种方法应用在一台2kW采用软磁复合材料的爪极电机上,通过试验分析,计算结果与测量结果相吻合。

基于磁网络模型爪极电机气隙磁场的研究

采用等效磁网络法 ,对爪极进行分段建模整体迭代 ,建立了爪极电机较为精确的等效磁网络模型 ,提出了三维场磁网络模型的求解方法 ,基于等效磁网络法分析了爪极电机的气隙磁场分布情况并用于爪极发电机的电磁计算之中。实验结果表明 ,采用磁网络模型分析特殊结构的电机较其它方法具有优越性 ,提高了计算速度 ,精度较高 ,适合于工程应用。

永磁爪极步进电动机运行特性及其控制

由于永磁爪极步进电动机特殊的爪极结构 ,磁场分布情况较为复杂 ,在理论分析和设计制造上与一般步进电动机不同 .根据永磁爪极步进电动机的特殊结构 ,讨论了电机的矩角特性、牵入特性与牵出特性 ,并对样机的最大静转矩和空载起动频率进行了校算 ,最后对永磁爪极步进电动机的驱动控制系统进行了分析 .

四相双四拍永磁爪极步进电机及其控制系统

介绍了一种永磁爪极步进电机 ,由于其特殊的爪极结构 ,磁场分布情况较复杂 ,其理论分析与设计制造都与一般步进电机不同 .本文根据该电机的特殊结构 ,得出其等值磁路图和磁钢工作图 ,并对四相双四拍永磁爪极步进电机的工作原理及其控制系统作了阐述 .在此基础上 ,对该电机的静态转矩与空载起动频率进行了计算 .通过实验结果及数据比较 ,验证了分析方法的正确性 .

汽车电机爪极铸锻复合近净成形及数值分析

分析了汽车电机爪极铸锻复合近净成形的技术原理和特点,进行了爪极制件的铸锻复合成形试验,设计了合理的模具结构,获得了合格的制件。同时,采用数值模拟和有限元分析的方法获得了成形过程的力能参数和相关的场量信息。研究结果表明:该技术成形汽车电机爪极成形力小、工艺流程短、锻件质量好、节能、节材,必将具有广阔的发展和应用前景。

爪极式单相永磁步进电机特性的数值计算与分析

介绍了一种特殊结构的单相永磁步进电机——爪极式单相永磁步进电机。电机采用轴向磁路结构,定子的内齿和外齿交错在一起构成爪极式结构。采用电磁场计算软件Flux3d对电机的矩角特性和定位力矩进行了计算,分析了参数变化对电机性能的影响,对电机的结构进行了优化设计。制造出样机并进行了实验,实验结果与计算结果相吻合。分析结果表明,采用定子磁极斜角的方案可以使电机具有自起动能力,合理设计极弧角等参数,能有效地提高电机的出力。

采用三维有限元设计高速爪极式永磁电机

设计并制造了一台以采用软磁复合材料的爪极式永磁电机,结构复杂,通过三维有限元分析,对该电机的磁通、磁链、电感、转矩和铁耗等参数的计算提出了解决方法,通过与样机实验结果相比较,证明了所用方法的正确性,得到的结论对软磁复合材料的应用及爪极式电机的设计与分析都具有一定参考价值。

四相双4拍永磁爪极步进电机稳态运行仿真

永磁爪极步进电机是一种将脉冲信号转换成相应角位移的控制电机 ,它具有特殊的爪极结构 ,爪极将定子绕组产生的轴向磁场转化为沿气隙圆周径向异极排列的磁场。本文以四相双 4拍运行方式为例 ,采用四阶龙格一库塔法对永磁爪极步进电机稳态运行情况进行数字仿真分析 。

SMC爪极永磁电动机的设计特点

在简要分析开发软磁铁粉材料 (SMC)永磁电动机前景的基础上 ,设计并制造了一台以SMC材料为定子铁心的爪极永磁同步电动机 ,建立了电机的等值磁路图并进行了磁场分析 .采用三维有限元数值方法进行了磁场计算 ,计算结果得到样机试验结果的验证 .

爪极永磁同步电动机脉动转矩的计算

脉动转矩的准确计算是爪极永磁同步电动机优化设计的基本前提之一 .在电机内磁场三维有限元数值分析的基础上 ,采用虚位移和麦克斯韦张量两种不同的方法计算了电机的脉动转矩 .计算数据和实验结果符合得较好 ,证实了磁场分析方法的正确性 .

一种削弱聚磁式永磁爪极电机齿槽转矩的新方法

针对聚磁式永磁爪极电机的齿槽转矩的问题,提出了采用爪极偏移削弱齿槽转矩的新方法。在电机二维简化模型的基础上,采用二维有限元软件分析齿槽转矩。通过参数化方法确定了磁极极弧系数和爪极偏移量的较佳组合,而且验证了该方法的有效性。

采用软磁复合材料设计高速爪极式永磁电机

软磁复合材料适合用于制造结构复杂的小型永磁电机。在三维有限元分析的基础上,进行了以软磁复合材料为定子铁心的三相爪极式永磁电机的优化设计以及参数计算和性能分析;得到的结果对该种材料的应用具有一定参考价值。

高速永磁外转子爪极电机多物理场分析与驱动系统设计（英文）

由于高频供电与高速旋转的影响,与传统电机相比高速电机设计面临更严峻的问题,如电磁场分析,转子应计算,转子动力学特性和驱动系统。本论文基于高速永磁外转子爪极电机进行研究,推导了电机外转子应力的理论解析表达式,并采用有限元方法对其进行了验证。高速转子的设计应满足其动力学特性要求,利用有限元方法分析了转子动力学特性并与不同转子结构进行了对比。此外,搭建了无位置传感器驱动系统仿真模型,并对高速永磁外转子电机进行实验研究,证实了驱动系统的可行性。

汽车用爪极电机旋转问题的数值分析

采用有限元法对电机进行分析计算已被研究人员普遍采用,在分析电机过程中如何实现电机的旋转始终是一个需要认真研究的问题。本文简要介绍了汽车用爪极电机在三维有限元分析计算中的建模和分析过程,主要对电机旋转的实现做了详尽的分析研究,提出了三种解决爪极电机旋转的方法,详细叙述了三种方法具体的建模和求解过程,并对计算结果进行了对比分析,最终得出对比结论。三种方法的误差都在合理范围内,这证明了所有方法的正确性.得出的结论汽车用爪极电机优化设计和分析都具有一定参考价值。

基于Simplorer的轴向分段式外永磁转子高速爪极电机联合仿真

分析了轴向分段式外永磁转子高速爪极电机的特殊结构及运行原理。由于研究对象的磁路具有非对称性,为了得到更加准确的仿真结果,在Maxwell 3D平台中按照样机的实际参数,建立了研究对象的3D模型;为实现驱动电机的目标,并考虑到电机在运行时,电机本体与控制电路产生的场路耦合效应,在Simplorer中搭建了电机的控制系统模型,对电机进行Maxwell&Simplorer联合仿真并采用了无位置传感器的控制策略,控制电路包括逆变电路和换相电路以及双闭环的控制电路。从仿真结果可知,该控制系统模型可以使电机稳定运行,并且有良好的起动性能。本文的研究工作对轴向分段式外永磁转子高速爪极电机控制系统的设计与优化,及联合仿真的研究工作,具有一定的参考价值。

无换向器电机的优化设计

介绍了爪极式无换器电机的设计特点，并提出采用六相３０°相带绕组来改善电机的转矩特性．选择ｐｏｗｅｌ共轭方向法的内罚函数法，以电机的有效材料的成本为目标函数对爪极无换器电机进行优化设计．计算结果表明，电机的有效成本平均下降１３．２％．