双极性励磁双通道开关磁阻电机的电磁性能研究

在分析双通道开关磁阻电机单极性不对称励磁方式时不同通道间相邻相互感作用的基础上,提出双极性增磁和双极性弱磁两种双通道开关磁阻电机励磁方法,并说明基本工作原理。基于场路耦合有限元模型分析单极性不对称励磁、双极性弱磁和双极性增磁励磁方式时双通道开关磁阻电机的磁场特性,求解三种不同励磁方式时双通道开关磁阻电机的电流、转矩、铜耗和铁耗等电磁性能并进行了对比分析。研究结果表明,双极性弱磁和增磁励磁控制时,比双通道开关磁阻电机单极性励磁时输出对称性好,且单位铁耗下输出功率大,综合比较,双极性弱磁控制时双通道开关磁阻电机性能最优。     

矢量控制的双绕组磁阻电机电磁特性分析

针对开关磁阻电机单极性电流励磁引起转矩波动大的问题,采用新型结构双绕组磁阻电机,通过矢量控制实现电枢电流正弦变化。基于Simplorer+Maxwell对双绕组磁阻电机与开关磁阻电机在电磁特性方面进行了对比分析。仿真实验表明:与传统开关磁阻电机相比,双绕组磁阻电机输出电流波形接近正弦波,磁势谐波成分少,转矩波动小,转矩密度大,电磁特性更好的优势。     

不同励磁方式双通道开关磁阻电机的电磁性能分析

在分析了单极性不对称励磁方式时双通道开关磁阻电机的不同通道间相邻相互感作用的基础上,提出了双极性增磁和双极性弱磁两种新的双通道开关磁阻电机励磁方法,并介绍了其基本原理。基于场路耦合有限元模型分析了单极性不对称励磁、双极性增磁和双极性弱磁三种不同励磁方式时双通道开关磁阻电机的磁场特性,对比了三种不同励磁方式时双通道开关磁阻电机的电流,转矩,铜耗等电磁性能,并通过双频法分离铁心损耗获得三种励磁方式时电机铁心的涡流损耗和磁滞损耗,由此得到了三种励磁方式时双通道开关磁阻电机的电磁性能。     

开关磁阻电机两相励磁条件下互感的实验研究

通过引入互感的方法,表征开关磁阻电机相邻两相同时励磁条件下的每相磁链与单相励磁条件下每相磁链的差别,建立了互感的计算模型,采用实验的方法测取了样机的自感特性和互感特性,分析了互感随转子位置和相电流的变化规律。理论分析了两相励磁条件下互感对输出转矩的影响,并通过实验进行了验证。推导了计入互感时的相电压平衡方程和转矩建模方法,在此基础上完成了调速系统的建模和仿真。研究表明:偶数相开关磁阻电机存在电磁不对称励磁相,长磁路励磁相的负互感使输出转矩有所减小,一个导电周期内转矩波形不规则,转矩脉动有所增加,本文可为开关磁阻电机的准确建模及高性能控制提供理论依据。     

混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机电磁特性分析

针对传统电励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机受内定子尺寸限制,不能产生较大悬浮力的问题,提出一种新型混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机,将电励磁与高性能稀土永磁材料相结合,提高径向承载能力。在分析该电机结构与工作原理的基础上,构建等效磁路并进行分析计算,获得悬浮力计算模型;利用有限元方法仿真分析电机的静态电磁特性,如悬浮力特性、电感特性、转矩特性、偏心特性、永磁体对电磁性能的影响,并与传统电励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机的悬浮力特性进行比较,仿真结果验证了所提出电机在结构上能够实现悬浮力与转矩的解耦,同时具有较大的径向承载能力。     

电动汽车用SRM励磁方式的研究

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor.简称SRM)适用于电动汽车交流驱动,但其转矩脉动会降低汽车的运行质量.为降低SRM的转矩脉动,将三相SRM绕组采用星型连接,用三相逆变桥对其驱动.当采用传统的控制方式时.电机运行状况不佳.根据SRM产生电磁转矩的原理,分析了自感和两相互感在电机运行中产生电磁转矩的情况,并根据其变化规律.推导出独特的720°电角度一周期的对称不均匀两相励磁方式,使磁阻电机获得了良好的运行效果.实验证明,相较于常用的单相励磁方式,该励磁方式可有效改善SRM的转矩脉动和噪声.     

一种12/10极模块化定子混合励磁开关磁阻电机分析

为了提高传统开关磁阻电机（CSRM）的输出转矩、功率密度,降低电机的转矩脉动,该文提出一种新型的三相12/10极模块化定子混合励磁开关磁阻电机（MHSRM）。该电机定子由6个U型定子模块组成,每个U型定子块两极之间的槽口处嵌入永磁体,每个定子块构成独立的磁路,提高了电机的容错性,同时由于永磁体的加入,拥有更大输出转矩和功率密度。该文介绍MHSRM的拓扑结构、工作原理。为了验证该电机的良好性能,运用有限元方法对相同结构尺寸的MHSRM、CSRM和无永磁体的分块定子开关磁阻电机（SRM）的静态电磁场和电磁特性进行对比,并分析了永磁体对MHSRM电磁转矩的影响。最后,制作相同尺寸的MHSRM和CSRM样机各一台,对两种电机的静态电磁特性、稳态和动态性能进行实验测试,并与6/5极结构的MHSRM进行部分性能对比,实验结果验证了有限元计算分析的正确性,证明MHSRM具有相对更好的电磁性能。     

三相逆变桥驱动开关磁阻电机的研究

将三相开关磁阻电动机绕组采用星型连接,用三相逆变桥对其驱动,采用传统的控制方式运行状况不佳.本文根据开关磁阻电动机产生电磁转矩的原理,分析了每相自感和两相互感在电动机运行中产生电磁转矩的情况,根据其变化规律,推导出独特的720°电角度一周期的对称不均匀励磁方式,使磁阻电动机获得了良好的运行效果,解决了传统三相开关磁阻电机与驱动电源连接线过多的问题.本文结合样机,对励磁方式进行了理论分析,并以实验进行验证.     

开关磁阻电机的转矩脉动抑制研究

研究了一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的方法。利用有限元工具对一个四相8/6极的开关磁阻电机进行有限元分析,对转矩脉动产生的机理进行研究。针对传统励磁模式下转矩脉动大的问题,介绍了一种新型的阶梯状励磁电流模式,研究该励磁电流模式的参考电流及励磁相重叠角度的参数对转矩脉动的影响。实验表明,所提出的新型励磁电流模式可以降低开关磁阻电机的转矩脉动,通过调节参考电流及励磁相重叠角度的参数可获得最小转矩脉动。     

正弦单极励磁开关磁阻电机电磁转矩分析

通过对开关磁阻电机施加带有直流偏置的正弦单极电流,分析开关磁阻电机的电磁转矩。正弦单极励磁电流包含直流分量和交流分量,其分别产生转子磁链和定子旋转磁场,因此,开关磁阻电机可以使用与交流电机相同的矢量控制系统。结果表明,与传统励磁的开关磁阻电机相比,采用正弦单极励磁的开关磁阻电机的电磁转矩波动更小。     

新型轴向磁通双凸极无刷直流电机研究

针对传统开关磁阻电机存在输出转矩低的问题,本文介绍的新型轴向磁通双凸极无刷直流电机是一种在传统无刷直流电机的基础上结合开关磁阻电机的工作特性,用通电激磁线圈实现增磁、弱磁,控制输出转矩扩大电机调速范围作用的新型电机。在阐述新型电机结构和工作原理的基础上,分析了新型电机极弧的适用范围和激磁线圈调磁能力,并详细比较了新型电机与传统开关磁阻电机励磁方式及电磁转矩的差异。仿真结果表明,新型轴向磁通双凸极无刷直流电机的输出转矩有一定程度的提高。     

8/6极开关磁阻电机的双极性励磁策略研究

针对8/6极开关磁阻电机的一种新型双极性励磁方式进行了仿真研究,给出了与传统励磁方式下的磁场分布的对比,表明双极性励磁的特点是开关磁阻电机的转矩脉动更小、效率更高.搭建了以TMS320F2812为控制器的8/6极开关磁阻电机实验装置,通过实验验证了8/6极开关磁阻电机双极性励磁策略的可行性.     

磁力线开关型混合励磁磁阻电机的转矩特性

提出了一种磁力线开关型混合励磁磁阻电机方案。通过电励磁磁势和永磁体磁势的合理配置、匹配与耦合，克服了传统开关磁阻电机励磁损耗大的缺点，电励磁磁势既具有励磁功能，又具有永磁体磁场的控制功能。在阐述该电机结构及工作原理的基础上，通过二维有限元法分析了各种结构参数对电机电磁转矩的影响，并与传统开关磁阻电机进行了对比，对样机的静转矩进行了实验测试。分析结果表明该结构电机具有较高的转矩体积比。     

基于三相逆变器驱动开关磁阻电机的DITC调速系统设计

讨论两相同步励磁驱动模式对开关磁阻电机(SRM)转矩波动抑制。在基于三相逆变器实现SRM两相同步励磁驱动的基础上,采取直接转矩控制方法,控制瞬时转矩跟随设定参考转矩,通过迟滞控制环节,实现转矩脉动抑制。MATLAB仿真测试验证了在两相同步励磁的基础上实现DITC控制的可行性和转矩脉动有效抑制。     

基于磁链相移原理的不对称交替极永磁辅助同步磁阻电机设计与分析

传统永磁辅助同步磁阻电机（PMaSynRM）无法充分利用永磁转矩和磁阻转矩,该文提出一种新型不对称交替极永磁辅助同步磁阻电机（ACP-PMaSynRM）。基于永磁磁链相移原理,将交替极永磁阵列、不对称磁极和磁障相结合,实现永磁转矩和磁阻转矩的最大值在相同电流相位下叠加,不但提高了永磁转矩和磁阻转矩的利用率,增强了电机输出转矩能力,而且减少了永磁体用量。采用有限元法对比分析了传统和新型ACP-PMaSynRM的电磁性能,验证了所提电机拓扑的可行性。最后,制造了一台48槽14极样机并对其进行了实验验证。     

一种改善开关磁阻电机运行性能的新型结构转子

为提高开关磁阻电机的起动转矩,减小运行中的转矩脉动,通过研究开关磁阻电机的电流和转矩特性,提出了一种新型的转子结构。在Matlab/Simulink环境下建立了开关磁阻电机的动态仿真模型并进行了仿真实验。实验结果证明在相同的控制算法下采用该新型结构的转子能够达到提高电机起动转矩、减小运行中转矩脉动,改善电机运行性能的目的。     

混合励磁磁悬浮开关磁阻电机转矩建模与分析

针对传统磁悬浮开关磁阻电机的输出转矩小及转矩与悬浮的耦合问题,提出一种四相16/14/8极混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机。介绍了该电机的拓扑结构、转矩原理与悬浮原理,并优化了转矩绕组的励磁方式,运用有限元法比较分析了该电机与同参数不加永磁体电机的电磁特性,包括电机的转矩特性以及解耦特性,仿真结果验证了该电机自解耦结构的合理性及能有效提高输出转矩。在麦克斯韦应力法基础上,根据电机工作时的磁通分布建立了等效磁路图,采用分段函数拟合铁芯磁化曲线,推导出了考虑磁饱和的转矩数学模型,有限元仿真分析验证了转矩模型与仿真结果较吻合,最小相差约1.4%,最大相差约26%。     

高速两相4/2结构SRM锥形转子结构优化设计

针对传统两相4/2结构开关磁阻电机存在转矩死区而无法自起动的问题,提出了一种新型锥形转子结构的开关磁阻电机。首先建立了传统转子结构和锥形转子结构的两相开关磁阻电机静态有限元模型,分别对两种结构开关磁阻电机的电感特性、静态转矩特性进行了对比分析。优化了锥形转子的偏心半径,得到了锥形转子的最优尺寸参数。仿真结果表明所设计锥形4/2结构开关磁阻电机没有转矩死区,具有自起动能力,平均电磁转矩符合高速烘干机的设计要求。最后试制了样机,搭建了控制系统的软硬件平台,进行了样机试验,实测结果验证了设计和控制方案的有效性。     

一种非对称混合式永磁同步电机设计与分析

针对传统内置式永磁同步电机磁阻转矩与永磁转矩不是在相同电流相位角下达到最大,不能最有效的利用磁阻转矩与永磁转矩的问题,提出了一种新型非对称转子结构永磁同步电机设计方案,电机输出转矩和减小转矩脉动。首先,一种不对称转子结构,通过使转子不对称,使磁阻转矩和永磁转矩在相近电流相位角下达到最大,从而提高输出转矩。其次,为衡量转矩利用率,引入转矩利用率因子,利用冻结磁导率法将电磁转矩分解为磁阻转矩和永磁转矩两部分,运用有限元确定表面磁极最佳偏移角θ;最后,对提出的新型非对称转子结构永磁同步电机进行电磁性能分析,在不增加材料与制造成本的情况下,电机最大输出转矩增加7.52%,转矩脉动减小39.15%。     

四相开关磁阻电机带直流偏置正弦激励特性研究

针对四相开关磁阻电机（SRM）传统方波励磁转矩脉动大的问题,提出了一种单极性正弦励磁控制方法。首先建立了两相旋转坐标系下四相SRM的数学模型,分析了带直流偏置正弦励磁时瞬时转矩,结果表明转矩和iq分量成正比并且转矩不含三相SRM单极性正弦励磁时的磁阻转矩分量。然后研究了在两相旋转坐标系下对电流分量的控制方法,转矩分量采用SPWM控制,励磁分量采用电流滞环跟踪控制。最后对本文提出的控制方法通过有限元进行仿真分析并给出实验验证。实验结果表明在该种控制方式下SRM的转矩脉动小于传统方波励磁的转矩脉动。