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。     

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.     

切向磁钢混合励磁同步电机空载磁路计算及三维场分析

提出一种新结构切向磁钢混合励磁同步电机,分析其结构特点和运行原理。结合该新型电机径/轴向磁路特点,建立了空载等效磁路模型。通过求解非线性磁路方程,计算得到不同励磁磁势下径向与轴向磁路的磁通分布、主气隙磁密、空载感应电势。利用三维有限元法,研究了轴向磁路对径向磁路的影响,从而明晰主气隙磁场随励磁磁势的变化关系,与磁路法计算结果和理论分析是一致的,表明电机气隙磁密高、气隙磁场可调。所建立空载磁路模型及三维有限元分析方法为该新型电机的优化设计、性能分析以及负载特性进一步研究奠定了基础。     

盘式感应电动机的磁路设计与计算

对盘式电机的磁路设计和计算作用了探讨，提出采用二维分布磁路模型和解析法计算磁路，给出了磁计算流程图，给出了气隙磁密，齿磁密及轭磁密沿径向的分布。     

混合励磁爪极同步电机磁路结构及其调磁性能

在分析轴向/径向磁路混合励磁同步电机磁路与性能优缺点的基础上,提出了四种新结构轴向/径向磁路混合励磁爪极同步电机。详细分析了这四种电机的拓扑结构及磁路,给出相应的磁路图。采用三维有限元技术计算了不同励磁电流时电机气隙磁通。分析与计算结果表明,所提出的四种结构的混合励磁爪极同步电机,均具有较好的调磁性能,其中非对称交错永磁电机的弱磁和增磁性能最好,可满足宽调速同步电动机的需要。     

磁桥宽度对双层分段内嵌式永磁电机弱磁能力的影响

研究了双层分段内嵌永磁电机磁桥宽度对电机弱磁调速能力的影响。文中使用解析法计算了双层分段内嵌永磁电机气隙磁密,利用解析法中建立的等效磁路模型列出磁路方程,以磁桥磁阻为自变量,气隙磁密为因变量分析了不同磁桥宽度对气隙磁场分布,气隙磁密幅值和电机弱磁调速能力的影响。研究结果表明,增大第二层磁桥宽度将增大永磁转矩,但恒功率运行区间带载能力会减弱,适当增大第一层磁桥宽度电机反电势略微降,电机调速范围显著拓宽。仿真结果证明了理论的正确性。     

基于等效磁路法的轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性分析

轴向磁场磁通切换型永磁(AFFSPM)电机是一种轴向长度短、转矩密度高的新型永磁电机。该电机磁场呈三维分布,与径向磁场电机不同,需要对该电机进行三维有限元分析,从而增加了电机分析和优化时的计算时间和成本。基于等效磁路法分析了AFFSPM电机的静态特性,建立了AFFSPM电机的非线性等效磁路模型,采用该模型计算、分析了气隙磁密、空载永磁磁链、反电动势和电感等特性,并与采用三维有限元方法的计算结果进行比较,验证了AFFSPM电机等效磁路模型的准确性,表明等效磁路模型适用于AFFSPM电机初始设计和分析。     

宽转子无轴承开关磁阻电机的计及磁饱和径向力模型

针对无轴承开关磁阻电机现有的基于无磁饱和假设的数学模型只适用于未磁饱和工况的缺点,为宽转子单绕组无轴承开关磁阻电机建立了一种可以计及磁饱和影响的全周期径向力数学模型。首先依据该电机的磁场有限元分析结果,基于麦克斯韦应力法求出了径向力关于气隙磁密的表达式;然后对铁心材料的非线性磁化特性进行拟合,再根据该电机的等效磁路计算了计及磁饱和影响的气隙磁密;之后建立了该电机的径向力模型,并在对比分析了边缘气隙磁密和主气隙磁密对径向力的影响后,对所建径向力模型进行简化,以减小计算量和复杂度。最后利用三维有限元分析进行验证,结果表明所建径向力模型对该电机未磁饱和、部分磁饱和以及完全磁饱和工况均适用。计及磁饱和的全周期径向力模型的建立,可以为电机运行特性分析、本体优化设计以及控制策略研究提供更准确的理论参考。     

盘式感应电动机的磁路设计与计算

对盘式电视的磁路设计和计算作了探讨,提出采用二维分布磁路模型和解析法计算磁路,给出了磁路计算流程图,绘出了气隙磁密、齿磁密及轭磁密沿径向的分布。     

基于气隙磁通边缘效应的轴向混合磁轴承承载力解析计算

为了研究单自由度轴向混合磁轴承轴向主动悬浮和径向被动悬浮的特性,对提出了基于气隙磁通边缘效应的磁轴承承载力解析计算方法.首先建立了轴向混合磁轴承基于气隙磁通边缘效应的磁路模型,利用分割磁场法推导各部分磁通管的磁导,根据其串并联关系,得到磁路的总磁导,由虚位移法推导了轴向力和径向力的解析表达,得到了轴向力与径向力随轴向气隙和径向位移的变化关系,并分析了轴向力与径向力的耦合特性,为磁悬浮系统轴向和径向的解耦控制提供了理论依据.利用有限元方法对轴向力和径向力进行仿真计算,仿真结果与模型计算结果基本吻合.     

不同定子模块化结构对分数槽永磁电机性能的影响

在分数槽集中绕组(FSCW)永磁电机的基础上进行了定子模块化改造,设计了四种不同的定子模块化结构,包括非隔磁类(T型、齿轭分离型)、隔磁类(E型、C型),以及缠绕齿和非缠绕齿不同时带齿尖的两种新型齿尖结构。建立相应的有限元电机模型,研究探讨了定子模块化类型与齿尖结构对FSCW永磁电机性能的影响。仿真结果表明模块化结构永磁电机选取合适的定子间隙可降低齿槽转矩。12槽10极电机采用的缠绕齿带齿尖结构可提高电机性能。     

基于 场路耦合的调速永磁同步电机损耗及温度场分析

基于ANSYS/Maxwell、Simplorer和MATLAB/Simulink仿真平台搭建了调速内嵌式永磁同步电机（IPMSM）场路联合仿真模型,进行了最大转矩/电流（MTPA）和弱磁调速控制策略下电机场路耦合仿真,得到了不同控制策略及不同负载状况下电机动态特性;采用三项铁耗分离模型,计算了不同工况下考虑谐波时的定子铁耗、转子铁耗、永磁体涡流损耗;搭建样机三维温度场有限元模型,通过有限元电磁场与温度场双向耦合仿真,分析了电机在不同工况下的温度场分布;实验结果验证了损耗及温度场分析结果的正确性。     

永磁同步直线电机单齿切向电磁力分析

永磁同步直线电机是新一代高效高精度电子设备、数控机床等机电产品中最具代表性的先进电机技术之一。构建了永磁同步直线电机模型，不考虑边缘效应，建立了电机初级齿部所受单齿切向电磁力数学模型，并利用有限元分析软件对电机单齿切向电磁力和局部齿槽电磁力进行仿真计算。最后利用ANSYS Workbench平台对电机的模态和振动加速度进行计算，验证了切向电磁力在振动分析中的重要性。结果表明，局部齿槽电磁力波动是单齿切向电磁力产生振动的重要原因，通过合理调整电机初级齿部磁场分布，可以有效减小电机的振动，为该类电机的设计和优化提供了参考。     

增量系数法在永磁式步进电动机设计中的应用

用场路结合的方法，给出了永磁式步进电动机的磁网络模型，用增量系数法对该种电机进行多目标优化设计、分析定子绕组激磁电流、电机齿形尺寸、磁钢尺寸对电机转矩的影响，计算与实测值相吻合，表明该方法有效。     

对称转子辅助槽对内置式永磁同步电机齿槽转矩的影响

为减小内置式双层永磁体结构永磁同步电机齿槽转矩,研究了关于转子开辅助槽的方法。首先从理论上分析了齿槽转矩的产生机理,指出了转子开辅助槽降低齿槽转矩的可行性。然后运用有限元分析的方法,建立了8极48槽内置式V一型永磁同步电机仿真模型,并在转子表面关于永磁体中心线开设对称半圆形辅助槽,分析了辅助槽位置、半径,及单变量参数化顺序对齿槽转矩的影响。最后对比分析开槽前后电机的性能参数,结果表明,合理开设转子辅助槽可有效地降低齿槽转矩并保证电机其他性能基本不变。     

永磁体参数对双定子球形电机磁场影响的研究

永磁球形电动机采用不同的永磁体结构参数,对电机的电磁场会产生一定的影响。论文提出一种新型双定子永磁球形电动机,建立不同的永磁体参数的电机模型,对比分析不同参数的永磁体结构对电机电磁场的影响。利用三维有限元法分别对电机内外磁场进行建模分析,得到了气隙磁通密度径向分量分布数据。同时,针对永磁体的结构参数进行了静磁场磁通密度和磁场分布计算,建立了球坐标系下永磁体磁场有限元求解模型,进行对比分析。理论分析和实验结果表明了所设计结构的有效性,文中对转子永磁体的磁通密度进行了测试,与仿真计算结果一致。     

一种内置式永磁同步电机设计与性能评估

根据电动汽车在额定工况下的牵引力要求,针对中型商用电动汽车设计了60kW内置式永磁同步电机。首先,根据永磁同步电机理论计算关键尺寸。其次,利用有限元方法FEM)仿真模型分析了永磁体尺寸、偏斜对电机电磁转矩的影响,并计算了电机在不同工作条件下的温度分布、损耗以及工作效率。最后,制造了试验样机并搭建实验平台,在不同工作模式下验证样机性能并与FEM仿真结果进行对比,验证了有限元设计的可行性和准确性,为电动汽车用电机的设计提供理论参考。     

基于Magnet的永磁直流电动机漏磁仿真分析

在分析永磁直流电动机漏磁机理的基础上,利用有限元分析软件M agnet,建立实体有限元模型,确立边界条件并在不断变换的边界条件下进行有限元计算,得到了永磁电动机不同边界条件下的漏磁大小。计算结果与实验结果具有较高的吻合度,证明了有限元分析模型和理论计算方法的正确性。     

基于遗传算法的高过载永磁伺服电机设计与优化

提出一种具有高过载能力的内置式永磁同步电机设计方案。首先分析了影响永磁同步电机过载能力的因素，从输出特性的基本公式出发，研究了电机交直轴电抗和空载反电动势对极限输出转矩的影响方式；其次，用有限元法对上述影响方式进行验证并对比分析出在同等约束条件下，不同定子齿宽比、磁钢用量的过载能力的大小；最后, 为进一步地提高转矩而提出可供优化的参数, 并通过遗传算法对该电机进行优化后，在提高极限转矩能力的同时降低了波形畸变率和转矩波动，由此研制出一台2kW具有5倍过载能力的IPMSM。     

基于DNN的舵机用永磁式线性力电机驱动力预测模型

永磁式线性力电机是直驱式电液伺服阀的重要部件之一,其驱动力可以对进入阀口的金属碎片进行切割,防止阀口被碎片挡住,因此,准确预测其驱动力对永磁式线性力电机的设计具有极其重要的研究意义。首先基于ANSOFT对永磁式线性力电机电磁场进行有限元仿真,获得其零位在极限电流作用下的驱动力。其次根据优化目标和约束条件确定永磁式线性力电机的关键结构参数及其取值范围。随后,采用基于最大最小距离准则的拉丁超立方算法进行关键结构参数在多维空间尺度上的样本采样。最后,提出带有转换层的深度神经网络模型,把电机结构参数经过转换层后提取出电机模型的100个参数,使深度神经网络能从更多的特征中组合出新的高维特征,从而提高模型预测精度,且应用PReLU激活函数和SmoothL1Loss损失函数,建立了舵机用永磁式线性力电机驱动力预测模型。与传统的预测模型Kriging和RBF相比,充分验证了此模型的有效性和准确性。