无轴承开关磁阻电机磁饱和特性的电磁场分析

阐述了无轴承开关磁阻电机径向悬浮力产生的原理,考虑电机内复杂的磁场饱和情况,定性分析了主、副绕组电流大小对悬浮力的影响.计及磁场饱和,建立了无轴承开关磁阻电机的有限元分析模型,以一台3kW样机为例计算了各种主、副绕组电流组合时的转矩与悬浮力.数值计算结果验证了定性分析所得结果,表明无轴承开关磁阻电机在运行中存在比传统开关磁阻电机更加复杂的磁饱和现象,磁饱和使得电机悬浮力与绕组电流关系严重非线性,而且悬浮力大小并非总是随绕组电流的增加而增加,存在随电流增加悬浮力减小的情况,这必然给稳定悬浮控制带来困难.     

无轴承开关磁阻电机的功率变换器研究

无轴承开关磁阻电机结构简单、运行效率高、容错能力强,具有良好的高温和高速适应性。介绍了无轴承开关磁阻电机的悬浮原理和系统构成,简要分析了其控制策略。根据其控制特点,设计了主绕组和悬浮绕组功率电路拓扑结构,通过实验样机验证了功率电路的可靠性。     

基于三相半桥功率变换器的无轴承开关磁阻电机绕组结构分析

无轴承开关磁阻电机兼有开关磁阻电机和磁轴承的优点。功率变换器是无轴承开关磁阻电机的重要组成部分,其控制绕组电流,对电机旋转和悬浮性能有重要影响。悬浮绕组功率变换器采用三相半桥结构时,由于负载的不对称,存在中点电压漂移问题。该文简要介绍了电机悬浮原理和数学模型,将功率变换器和电机作为一个整体,分析了中点电压漂移的原因及绕组配置对中点电压的影响。给出了5种绕组结构形式下,各相悬浮力之和及其对中点电压的影响。通过合理配置绕组结构,使电机在恒定径向负载的情况下,中点电压波动大为减小。给出了4种优化的无轴承开关磁阻电机绕组结构。实验结果证明了理论分析的正确性。     

磁悬浮开关磁阻电机建模与参数优化设计

针对磁悬浮开关磁阻电机参数设计问题,提出一种基于最小二乘支持向量机与粒子群优化算法的电机结构参数优化设计方法.采用三维有限元仿真建立样本空间,构建悬浮力、电磁转矩与绕组间互感的最小二乘支持向量机非参数模型;并基于该非参数模型,选择满足额定电磁转矩为约束条件,悬浮力最大且绕组间互感最小为优化目标,采用粒子群优化算法获取电...     

无轴承开关磁阻电机的减振控制策略

脉动的径向电磁力导致的定子振动问题阻碍了磁阻电机的推广应用。该文研究了一种利于减小无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor，BSRM)定子电磁振动的悬浮运行控制策略。该控制策略在保证电机转子悬浮所需悬浮力一定的前提下，以减小定子极受到的径向电磁力为控制依据。基于悬浮运行原理和数学模型，叙述了减振控制策略的基本原理；推导了主绕组电流、悬浮绕组电流、开通关断角等电机相关控制参数的计算方法；并给出了系统控制框图。仿真和实验结果均证实了新的控制策略不仅能实现电机的稳定悬浮旋转运行，同时有利于减小 BSRM 定子电磁振动，验证了理论分析的正确性和可行性。     

单绕组磁悬浮开关磁阻电机电磁分析与优化设计

研究了单绕组磁悬浮开关磁阻电机电磁特性和结构优化设计方法。通过有限元分析计算得到电机悬浮力与结构参数的一般关系,以此选择定、转子极弧作为优化参数,并采用极限学习机构建优化模型,以提高悬浮力输出为目标,选用粒子群算法进行寻优。通过对比仿真结果表明所提算法的精度高、回归速度快,能够准确地寻取最优解。     

三维有限元法求解无轴承开关磁阻电机电感

以一台12/8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象,选用不同未知量作为自由度,分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算,分析端部效应对电机磁场特性的影响;利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态电感,研究无轴承开关磁阻电机的电感特性.通过与电感二维计算值和测量值的比较得到:无轴承开关磁阻电机端部效应严重,在不对齐位置处2D计算误差较大;棱边有限元法相对于另两种三维方法在求解高度非线性磁场问题时具有较高的计算精确度.     

基于有限元法的磁悬浮开关磁阻电机数学模型

当电机高速运行时，为避免机械磨损，采用电磁力进行悬浮支撑，而磁轴承占用轴向空间，限制临界转速。磁悬浮开关磁阻电机利用电机定子与轴承机械结构的相似性，在原有的电机定子绕组上附加一套径向力绕组，通过一定的控制策略，同时实现电机的旋转和悬浮。该文在利用有限元软件Ansoft/ Maxwell 2D分析磁悬浮开关磁阻电机磁场的基础上，结合等效磁回路法并根据虚位移定理，推导出磁悬浮开关磁阻电机在考虑a、b轴方向径向偏移及其耦合时的径向力和转矩的数学模型，并用有限元分析结果验证了该模型的正确性和有效性。     

无轴承开关磁阻电机实验平台的设计与实现

将无轴承技术应用于开关磁阻电机中可充分发挥该电机的高速适应性,并拓宽其在微型和大功率领域中的应用。该文在已有数学模型基础上,针对其电磁转矩和悬浮力的控制特点,设计了以DSP-LF2407A为控制核心的数模混合控制实验平台。实验平台包括无轴承开关磁阻电机本体、DSP数字控制器、电流滞环控制器、PID调节单元、3套功率逆变器、传感器和相关辅助电路,并对其工作原理进行了分析。在此基础上设计了控制系统的软件,并给出了主要子程序的流程图。通过对整个实验平台硬软件的联合调试,实现了无轴承开关磁阻电机的稳定悬浮。     

基于CPLD的无轴承开关磁阻电机控制逻辑设计

介绍了无轴承开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motors,简称BSRM)的悬浮原理、系统构成和功率电路拓扑结构,并根据其控制系统的复杂逻辑特点,详细介绍了对复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,简称CPLD)逻辑功能的要求,给出了设计原则.在此基础上,设计了基于MAXⅡ EPM1270芯片的逻辑控制系统.在QuartusⅡ环境下对设计程序进行了仿真分析,并在硬件电路上进行了主绕组、悬浮绕组信号实验,验证了控制逻辑设计的正确性和可靠性.     

NdFeB永磁汽车起动电机分析

NdFeB水磁汽车起动电机是一种很有发展前途的新型电机.本文论述了该种电机在设计过程中其永久磁钢尺寸、电机极数的选择原则,阐述了其不同于普通电机的特殊制造工艺,并将该种电机与传统的励磁式起动机性能进行了对比.作为说明,最后举出了两个NdFeB起动电机实例.     

Studies on thrust characteristics of high‐thrust spiral motor

Linear actuators are used in various industrial applications. Conventional linear actuators are a combination of a rotational motor and a ball screw, a hydraulic actuator, or a linear motor. However, these actuators have some demerits. This paper proposes a spiral motor (SPRM) that comprises a helical stator and a helical mover. Owing to its helical structure, the SPRM can be expected to show better performance compared to the conventional linear actuator. A stator and a mover are shown in Figs. 1 and 2, respectively. Helical motion is obtained by this motor and only linear motion is extracted by canceling rotational motion at the end effector. There are two types of SPRMs. One has no ball screw on the output axis, while the other has a ball screw. The former can be used in a direct drive system. However, the gap between the stator and the mover should be controlled because the motor is a magnetic levitation system without a ball screw. Further, the motor requires two three‐phase inverters. The other motor is easy to control because it does not require gap control. However, the motor is inferior to the first motor with regard to position control since the friction in this motor is larger. In this study, a prototype of the SPRM is developed. The prototype constructed is a motor with a ball screw. In this motor, the stator and mover are made of block cells. The stator block is shown in Fig. 3 and the mover block is shown in Fig. 4. The prototype of the SPRM shown in Fig. 5, is developed by using these two blocks. An experiment is conducted to examine the driving of the SPRM. The experimental result is shown in Fig. 6. From this result, it is evident that comprising a helical stator and a helical mover can generate linear motion. Another experiment is conducted for measuring the thrust characteristic of the motor. The result obtained is shown in Fig. 7. From the figure, the thrust constant of the spiral motor, K_f, is obtained as 538.0 N/A. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 177(2): 58–64, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21168     

"自控变频同步电机"系统中的交流电机是箝位电动机

针对直流电动机中电枢磁动势的轴线位置由电刷决定的特征,提出了箝位概念,指出自控变频乃是箝位效应的直接后果。对作为电机类型名称的"同步"一词之含义作了明确地阐述,同步电动机是无箝位电动机,稳定运行的同步电动机内频率与本机转速之间的因果关系是以恒定的频率为因。直流电动机是箝位电动机,箝位效应使直流电动机中频率与转速的因果关系颠倒成以易变的转速为因,直流电动机具有优良的控制性能以及无振荡的特性都与箝位的存在密切相关。"自控变频同步电机"系统中的电动机应是交流箝位电动机,而不是同步电动机。     

高速无轴承永磁电机设计与分析

高速电机具有高功率密度、能够减小设备体积与重量,可以直接驱动负载、提高传动效率,在航空航天、新能源、精密制造等领域具有广阔的应用前景。将无轴承永磁电机应用于高速驱动系统,在推导无轴承永磁电机数学模型基础上,提出了高速无轴承永磁电机设计方法。通过对一台额定功率2 300 W、额定转速8 000 r/min、调速范围0~60 000 r/min的高速无轴承永磁电机进行电磁和机械一体化设计,并采用有限元法对样机的电磁性能和动力学性能进行优化。仿真试验结果验证了所采用的设计方法的正确性。     

存在箝位效应的直流和交流电动机

直流电动机中的电刷能够指示直流励磁磁极的位置,又可以控制电枢电流的相位,直流电动机应是箝位电动机。本文通过理论分析阐明了箝位效应与直流电动机性能特征之间的关系。箝位和同步是两种不同的运行特征,具有直流励磁磁极的电动机可以据此分成两类型电动机。自控式"同步电动机"是用磁极位置传感器接替原直流电动机中的电刷及其箝位功能并对三相电枢电流之相位直接控制的箝位电动机,而矢量变换控制的"同步电动机"实际上是间接控制三相电枢电流相位的箝位电动机。     

关于发展我国超高效率电机的一些考虑

介绍了国外超高效率电机的现状,以及国内发展该类电机的意义,提出了对超高效率电机能效指标的一些考虑,并指出发展这类产品应着重在新材料,新工艺和优化设计上采取措施,以控制电机成本的增加,以利于推广应用。     

关于发展我国超高效率电机的一些考虑

介绍了国外超高效率电机的现状，以及国内发展该类电机的意义，提出了对超高效率电机能效指标的一些考虑，并指出发展这类产品应着重在新材料，新工艺和优化设计上采取措施，以控制电机成本的增加，以利于推广应用。     

印制绕组电机的设计要点

阐述了印制绕组电机的设计要点，这些要点将直接影响到印制电机的性能。     

永磁交流伺服技术及其进展（续3）

本文为“永磁交流伺服技术及其进展”(见1990年《微电机》第4期)的续篇,介绍伺服驱动器的组成和工作原理,交流伺服驱动器与直流伺服驱动器的主要差别,及直流伺服电动机、同步型交流伺服电动机和异步交流伺服电动机三类电机性能特点的比较。     

家用空调电机变速自动恒温控制系统的研究

家用空调器采用压缩机电机自动恒温控制系统不仅在舒适性、功能性有了明显的提高,而且具有良好的节能效果、延长使用寿命等显著优点.本文着重介绍适用目前广泛使用的电容运行单相异步电动机的变频调速系统的关键技术.