多极轴向磁路磁阻式旋转变压器的分析与优化

针对单对极轴向磁场磁阻式旋转变压器测量误差相对较大的问题,提出了一种多极轴向磁路磁阻式旋转变压器,以解决高次谐波的干扰、定子与转子偏心等问题对精度的影响.应用微积分法对这种新式磁阻式旋转变压器的数学模型进行解析计算,并在此基础上给出了多极轴向磁路旋转变压器的数学模型和工作原理.通过有限元法的分析,验证了设计方案的正确性与可行性.分析结果表明,输出电势中的高次谐波使电压波形畸变而产生误差,其中三次谐波含有率占总谐波畸变率的比重较大.通过对转子结构进行优化,削弱了输出电势中的三次谐波,有效地降低了多极轴向磁路磁阻式旋转变压器的测量误差.     

磁阻式旋转变压器绕组结构设计与参数优化

针对电机与控制系统中,对电机转子位置和电机转速进行检测,从而实现电机高精确度控制的问题,结合电磁场理论设计了一种新型的磁阻式旋转变压器.利用转子磁极的凸极效应,使励磁绕组和输出绕组之间的互感随转子的位置而变化,从而在输出绕组中感应出具有转子位置信息的电动势.对旋转变压器定转子结构、励磁绕组与输出绕组的绕线方式、定转子参数进行优化设计.分析结果表明,这种旋转变压器极对数可任意选取,其精确度可以满足永磁同步电机矢量变换的要求.适用于电机一体化系统.     

短距绕组轴向磁阻式旋转变压器的优化分析

为了降低测量误差,提出了一种具有分布式绕组的轴向磁阻式旋转变压器,并对一些结构参数进行了相应的优化分析。说明了这种新型旋转变压器的结构组成,在每极每相齿数不同的情况下,应用磁路解析法推导了函数误差的变化规律;运用有限元分析法研究了气隙以及极对数改变时对信号绕组的输出电势产生的影响。分析结果表明,结构参数的改变会引起输出电势的幅值以及函数误差的变化。通过优化分析,提高了这种具有分布式绕组的轴向磁阻式旋转变压器的测量精度,为样机的制作提供理论依据。     

旋转变压器的设计特点

由于旋转变压器的输出电压与转速无关,且无电刷和滑环,故适用于可控硅调速的同步电动机的励磁系统．利用电路分析和磁路分析的方法,分析了旋转变压器的结构特点,推导出当定子铁心和转子铁心表面对轴心的夹角满足一定的条件,即可保证旋转变压器旋转时的磁阻不变;当气隙比ｋ ＝ ２ 时,三相电压对称．     

旋转变压器的设计特点

由于旋转变压器的输出电压与转速无关,且无电刷和滑环,故适用于可控硅调速的同步电动机的励磁系统。利用电路分析和磁路分析的方法,分析了旋转变压器的结构特点,推导出当定子铁心和转子铁心表面对轴心的夹角满足一定的条件,即可保证旋转变压器旋转时的磁阻不变;当气隙比ｋ＝２时,三相电压对称。     

励磁式发电机故障模拟系统

针对发电机在运行过程中,会受到多种因素影响而出现各类故障等问题展开研究,这些问题若无法及时发现可能会导致很严重的后果.在深入研究励磁式发电机定、转子结构的基础上,设计了励磁式发电机故障模拟实验系统,该系统采用两级发电式结构,故障设置操作简单.该系统可模拟主发电机定子绕组匝间短路故障、定子绕组相间短路故障;转子偏心故障;励磁机定子绕组匝间短路故障、转子绕组匝间短路故障、相间短路故障.旋转整流器三相桥式电路中,可设置某一功率二极管开路故障.该实验系统能够实现发电机故障的定位并提高发电机运行的可靠性.     

发电机转子绕组匝间短路测试分析

对测试发电机转子绕组匝间短路故障的几种常用方法进行了评述,指出测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗是判断转子绕组是否存在匝间短路的一种比较灵敏的方法。通过分析磁路的磁阻变化解析了转子绕组的交流阻抗和功率损耗的测试机理及各种因素对测量结果的影响,阐述了对生产实践的指导意义。     

特种函数旋转变压器正交绕组设计用全补偿条件

当特种函数旋转变压器带负载时,输出绕组中出现的电流在气隙中建立的附加磁势,引起磁场分布畸变,导致函数精度显著下降。为此需用精确设计的正交绕组加以补偿。 本文导出了负载阻抗恒定情况下,为使附加磁势对函数精度的不利影响能够在规定的转子角位移范围内处处得到补偿,正交绕组在设计上应满足的条件。所得结论具有普遍意义,而普通正余弦函数旋转变压器可看成是其适用对象中的一种最简特例。     

线圈连接方式对开关磁阻电机振动噪声的影响

开关磁阻电机由于结构简单、坚固等优点而得到广泛的应用,但是显著振动和噪声的问题在一定程度上限制了开关磁阻电机的应用,针对电机实际运行过程中存在的转子偏心现象,分析了不同线圈连接方式下,转子偏心对气隙磁场的影响,建立了开关磁阻电机转子偏心的有限元瞬态分析模型,研究了线圈连接方式对瞬态的单边磁拉力,结果表明：当线圈并联时产生的单边磁拉力要小于线圈串联时产生的单边磁拉力。采用全并联的线圈连接方式,将有利于减小电机运行时的振动噪声．     

探析新型磁阻式旋转变压器的初步设计优化策略

旋转变压器是一种位置传感器,其相比于其他的传感器优势更加的明显,但是传统的旋转变压器其安全性、精度等方面都比较低,由于现在的行业的发展,对传感器的要求也在更高.磁阻式旋转变压器是解决这一问题的方向.     

Electromagnetism Principle of the Coarse-Exact Coupling Variable- Reluctance Resolver

粗精耦合磁阻式旋变电磁机理研究

尚静,王昊,刘雪缘,赵猛

（哈尔滨工业大学 电子工程系,哈尔滨 150001）

创新点说明：

1）提出一种新型原理与结构粗精耦合共磁路磁阻式旋转变压器;该种旋变转子惯量小,适于快速响应伺服系统作为位置闭环传感器;

2）提出了集中式正弦分布绕组构成原则,该原则可以减少设计周期,提高设计精度;

3）基于三维有限元法对该种旋变的感应电势进行分析计算,并通过谐波分析进行优化设计。

研究目的：

为揭示该种旋变本质规律以及磁阻变化基本原理,并给出求解或优化设计该种旋变的方式和方法,同时针对提高精度给出一种绕组设计指导思想和高精度正弦绕组解决方案。

研究方法：

采用制作样机并进行零位误差、函数误差测试的实验方法,对该种旋变进行误差分析。采用高精度分度头、函数桥等高精度角度测试装置,对旋变精度进行测试。同时用Ansoft 磁场分析软件对该种结构旋变的三维磁场进行分析仿真计算,以验证解析计算的准确性。

结果：

（1）经过制造样机并进行实验验证,得到粗机和精机的零位误差和函数误差曲线,满足设计要求;

（2） 经过有限元仿真得到反电势曲线正弦性满足理论解析推导,并且粗机精机反电势完全解耦。证明了该种旋变基本原理的正确性。

结论：

（1）解析法推导揭示了该种旋变原理的正确性;

（2）通过有限元分析了解析推导的正确性;

（3）用实验方法进行零位误差等实验研究,验证了原理的正确性和旋变精度的可靠性。

关键词：粗精耦合;三维有限元分析;磁阻式旋变;正弦集中绕组

     

三维有限元法计算磁悬浮球形磁阻电机的磁场分布

磁悬浮球形磁阻电动机的结构和磁场分布呈三维性.阐述了用三维有限元法计算磁悬浮球形磁阻电动机的一般性原理,通过三维场数值计算,对磁悬浮球形磁阻电动机磁分布进行了计算分析,绘制了电机定子凸极与转子凸极在不同位置下的磁密分布曲线.为磁悬浮球形磁阻电动机的设计奠定了基础.     

低速高扭矩永磁直流电机的设计及参数解析计算

设计出汽车电动千斤顶需要的一种低速高扭矩永磁直流电机。本文根据此电机的特点和使用的工况,分别对电机的永磁材料、气隙磁密波形、电枢绕组和电路形式、转子结构、定子结构进行选择和确定,并利用分离变量法求解永磁电机绕组的电枢反应磁场、绕组的自感互感、电机负载气隙磁场、绕组电流和电磁转矩,从而得出该电机的参数表。     

新型集中绕组小型永磁风力发电机的设计与分析

介绍一种新型绕组连接方式的永磁无刷电机,采用特殊的定子槽/转子极配合,功率密度高,定位力矩小,适用于小型风力发电系统.以一台三相24/22极样机为例,分析其结构特点和运行原理,并基于有限元法,研究其设计过程.在此基础上,对样机的感应电动势、电磁转矩、输出功率、效率等进行实验验证.结果表明：该种电机在无需斜槽或斜极的条件下,采用集中绕组即可获得正弦电势,且保持较高的功率密度和效率,为小型风力发电机的选型提供一种新的方案.     

开关磁阻电机减振降噪技术研究

介绍了开关磁阻电机减振降噪的主要控制方法,分析了电机尺寸、定转子极数、定子凸极结构、相数结构和绕组连接方式对电机振动与噪声的影响,为开关磁阻电机设计初期的结构选型提供参考.     

开关磁阻电机减振降噪技术研究

介绍了开关磁阻电机减振降噪的主要控制方法,分析了电机尺寸、定转子极数、定子凸极结构、相数结构和绕组连接方式对电机振动与噪声的影响,为开关磁阻电机设计初期的结构选型提供参考。     

磁悬浮列车用直线电机的有限元分析和电感计算

为研究磁悬浮列车长定子直线电机的性能,以德国TR08型磁悬浮列车长定子直线同步电机尺寸为基础,基于有限元方法建立了一个悬浮电磁铁模块的分析模型,对其牵引和悬浮电磁场进行了较为系统的分析,得到了不同动子极距下牵引和悬浮力的变化曲线.重点研究了长定子直线同步电机在分别改变定、动子电流和气隙大小的情况下,以及定动子绕组交直轴电感的变化情况,并通过多项式拟合和傅立叶分解得到了交直轴电感的经验公式.仿真结果表明,定子电流对气隙磁场和电感影响较小,当动子极距为266.5 mm时电机性能较佳,拟合得到的经验公式具有较高的精确度,平均误差小于5％.     

横向磁通开关磁阻电机转矩能力的分析

设计了1台永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机(PM-shield TFSRM)。通过在定、转子极间装设永磁体来屏蔽气隙中的漏磁,以提高输出转矩。采用三维有限元分析方法对电机的磁场进行了分析,表明了永磁屏蔽的有效性。在相同电流通过时,具有永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机的平均转矩比没有永磁屏蔽的提高近1倍。     

用于直接转矩控制的自适应正交反馈补偿磁链观测器

为解决传统磁链观测器存在直流漂移以及当电机极低速运行时磁链观测值不准确等问题，提出了一种适合永磁同步电机直接转矩控制应用的新型自适应正交反馈补偿定子磁链观测器.针对在直接转矩控制下反电势信号存在跳变而非连续的特点，对其采取了信号平滑处理以便于反电势与磁链矢量的点积运算.通过检测反电势和磁链的正交程度来自动调节磁链补偿程度，以获得磁链的精确观测值.仿真研究验证了新型磁链观测器的优良性能，它能够在宽广速度范围内精确估算定子磁链，保证了永磁同步电机直接转矩控制的可靠实施.