Effects of Winding Attachment Positions on Output Characteristics of Flux‐Modulating Synchronous Machines

The flux‐modulating synchronous machine (FMSM) is a new type of multipole SM with nonoverlapping concentrated armature and field windings on the stator. This paper compares the output characteristics of two FMSMs through finite element analysis (FEA) and experiments. In both of the FMSMs, the attachment positions of the armature and field windings are swapped. To determine the reason for the discrepancies in their output characteristics, unsaturated inductances were calculated using a d‐‐q equivalent circuit. In addition, the calculated results of the inductances were confirmed through a visualization of the leakage fluxes using FEA. The results of the study show that the synchronous inductance can be reduced by attaching the armature winding to the air‐gap side of the stator teeth and that the reduction leads to an increase in output power.     

分数槽绕组在永磁同步曳引机中的应用

针对电梯曳引机的特性要求,介绍了分数槽绕组应用在功率20～80kW曳引机中的优势和特点。阐述了分数槽绕组槽极数Z0/p0组合的约束条件和分数槽集中绕组Z0/p0的组合条件。以三相永磁同步曳引机为例,研究其绕组的结构特点和运行原理。通过对分数槽绕组电动势矢量的讨论和分析,总结出选择分数槽集中绕组槽极数组合的初步规律和绕组排列及连接方法。     

同步磁阻永磁电机在电动作动器中的应用

高功率密度和高可靠性电动作动器是全电飞控系统发展的一个重要方面 ,其中电机及其控制系统是其中最重要的部件之一 ,是实现全电飞控系统的关键技术。同步磁阻永磁电机作为一种同步磁阻 (SynR)电机和同步永磁电机 (PMSM)相结合而产生的一种新型电机 ,是电动作动器用电机的重要候选者之一。本文首先介绍了该电机的基本结构和工作原理以及研究现状 ,然后给出了它的基本电磁方程和一般的分析方法 ,指出场分析是研究该类电机必不可少的方法 ,并指出机电一体化设计是其能否得到有效应用的关键。随后重点分析比较了它在电动作动器应用中的优势 ,指出同步磁阻电机的高可靠性、高效率、高功率密度、自然双余度、宽恒功率范围等特性决定了它在电动作动器甚至整个航空行业中具有广阔的应用前景     

Winding Method to Reduce Vibration and Loss Caused by Fractional Slot of Synchronous Machine

Fractional‐slot windings are widely used in rotating machines in order to improve the output voltage waveform, increase the design flexibility, and gain many other advantages. However, fractional‐slot windings are known to produce different harmonic components such as an even order and/or fractional number of space flux harmonics compared to integral‐slot windings. These harmonics may increase stray losses and cause stator core vibration. This paper describes an analysis of space flux harmonics and proposes new winding methods such as “novel interspersed windings” to reduce these harmonic components. The proposed winding methods were verified by numerical analysis and model tests.     

永磁同步潜油电机起动过程仿真

通过对永磁同步潜油电机起动过程仿真，得出了电机参数及转动惯量等的变化对电机起动性能的影响，并在此过程中考虑了电机磁路非线性的影响。     

改进GPC算法在永磁同步电机控制系统中的应用

为了使永磁同步电动机(PMSM)矢量控制系统适用于更高要求的场合,在给出PMSM在d-q旋转坐标系中的模型表达式和传动系统机械运动方程的基础上,推导出了系统的基于受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型。基于此模型和金元郁等提出的改进广义预测控制算法(JGPC)设计出了适用于PMSM驱动系统的速度环的改进广义预测控制器。仿真实验表明,JGPC控制器可以很好的跟踪给定速度曲线,辨识出的参数跟实际电机的相关参数一致,且动态及稳态性能良好。     

新型混合励磁永磁同步电机齿谐波电动势的协调控制

对于利用齿谐波磁场来励磁的混合励磁永磁同步电机,希望转子齿谐波绕组中感应的用来励磁的齿谐波电动势足够大,而定子电枢绕组中感应的影响电动势波形的齿谐波电动势尽可能小。为了实现这一目标,分析了齿谐波电动势产生的机理,找到了影响定、转子绕组齿谐波电动势大小的主要因素,并进行了详细的讨论,得出了一些实用的结论。最后,对一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机进行了理论计算和实验,计算结果和实验结果的比较验证了理论分析的正确性。     

无轴承永磁同步电动机悬浮力的前馈解耦控制方法

对于具有多变量、非线性、强耦合的无轴承永磁同步电动机悬浮与调速系统,实现电机两悬浮力分量之间以及悬浮力和电磁转矩之间的解耦控制是提高其系统性能的关键。建立了无轴承永磁同步电动机耦合的悬浮力模型,提出了一种前馈解耦方法,设计了前馈解耦控制器,将之串接于悬浮子系统中,实现了上述多变量之间的完全解耦,进行了控制系统的仿真研究。仿真结果证实了控制方案的可行性,控制系统具有优良的动、静态调节性能。     

内置式永磁同步电机磁体涡流损耗研究

采用气隙磁位分布函数作为边界条件取代定子磁场,建立计及磁路饱和及齿槽效应影响的永磁同步电机磁体涡流损耗计算的二维有限元模型。对内置式钕铁硼永磁同步电机各次谐波磁场引起的永磁体涡流损耗进行分析计算。结果显示:磁路饱和对涡流损耗的影响很大,各次谐波中具有一阶齿谐波特征次数的谐波磁场是引起永磁体涡流损耗的主要因素。     

转子分段斜极在永磁同步电动机中的应用分析

转子分段斜极是一种能有效削弱齿谐波、改善电机齿槽转矩和转矩脉动的方法.引入斜极系数、永磁转矩削弱系数以及磁阻转矩削弱系数分析了分段斜极对永磁同步电动机反电势波形和电磁转矩的影响,揭示了分段斜极和定子斜槽的区别,并提出了分段斜极转子轴向分段数的选择原则和最佳斜极角的计算方法.有限元仿真和实验结果验证了结论的正确性.     

组合式永磁同步磁阻电机的转子设计

用解析法设计了ALA磁阻段的主要参数,提出永磁段与磁阻段两轴线偏转技术,增大了组合式转子等效直轴电感,减小了等效交轴电感,充分利用磁阻特性弱磁,扩大调速范围,提高逆变器的利用率。     

永磁同步电动机的设计与仿真

针对分数槽配合电机的气隙磁场谐波次数过多,容易产生振动和噪声问题,采用磁路计算和有限元分析相结合的方法,设计了一台8极24槽、11.8kW、额定转速1500 r/min的整数槽配合的永磁同步电动机。给出了确定电机主要尺寸的方法,利用Ansys Maxwell软件对电机空载磁场、反电势、齿槽转矩、电机负载性能进行了仿真分析与计算。样机试验结果表明达到了设计要求,与仿真结果误差在5%以内,验证了设计和仿真的准确性。     

永磁同步电动机的转速跟踪控制

针对永磁同步电动机(PMSM)研究了其建模与转速控制问题。建立PMSM的机理模型,引入线性变换将所得时变模型转换为线性定常模型。为实现无静差跟踪控制,在闭环系统的内部重现一个扰动信号的不稳定模型,并将输出跟踪误差作为其输入与被控对象串联,从而使跟踪误差非零时,控制器总会输出一个信号作用于被控系统,如此实现无静差跟踪。给出了被控系统实现无静差地跟踪给定参考的充分必要条件,实验结果证明了所提方法的有效性。     

分数槽永磁同步电机电磁振动的分析与抑制

由于分数槽永磁同步电机中存在低模数的电磁力谐波,其振动水平一般比整数槽电机大。针对分数槽永磁同步电机,提出了通过在定子注入补偿电流的方法,来抵消电机中最小模数的电磁力谐波,从而降低电机的电磁振动。对l台12槽8极和1台24槽8极永磁同步电机通过二维电磁和结构有限元仿真,分析了2台电机的电磁力分布和在有无补偿情况下电机的电磁振动,证明了分数槽绕组电机采用该方法能够有效抑制电机振动,而整数槽电机则不能。最后对12槽8极原理样机进行了模态和振动实验,验证了所提出的方法能够达到抑制振动的效果。     

Electromagnetic Design and Analysis of a Novel Axial-Transverse Flux Permanent Magnet Synchronous Machine

This paper analyzes a novel hybrid axial-transverse flux permanent magnet (PM) synchronous motor achieving high torque density. The stator pole pitch and the rotor pole pitch are the same. The motor is suitable for vehicle traction systems. The new axial-transverse machine has a single-sided or double-sided air gap. The machine has two adjacent quasi-U stator cores with ring-type winding, and the rotor has two PM groups, one outer and one inner. The shape of quasi-U stator core allows changing the flux path without changing power supply polarity. The analytical expressions of the no-load back-EMF and the torque are derived, after the development of 3-D magnetic equivalent circuit (MEC) model. The 3-D finite element method (FEM) is used to analyze the magnetic field, torque, and cogging torque for different skewings of the PMs.     

永磁同步直线电机性能分析

使用自主开发的永磁同步直线电机试验平台,对国产永磁同步直线电机进行电机气隙与推力、相电流关系试验、伺服刚度试验和重复定位精度试验。通过对国产永磁同步直线电机与科尔摩根同类直线电机的速度跟踪、反电势试验分析,得出该直线电机的主要性能指标已接近或达到科尔摩根同类直线电机的水平。     

永磁同步电机直接转矩控制系统研究

直接转矩控制理论(DTC)在异步电机上已取得了很大成功。但是永磁电机(PMSM)的直接转矩控制理论在前几年才建立，其中还有许多理论性问题需要澄清。本文详细阐述了零矢量在永磁直接转矩控制系统中的作用，指出如果合理应用零矢量，不仅能使PMSM的DTC系统正常运行，而且能减少转矩脉动的频率，改善系统的性能。     

模拟退火算法在永磁同步电动机优化设计中的应用

用模拟退火算法编制了永磁同步电动机的优化设计软件,详述了软件编制过程,包括 新点的生成,优化变量、约束函数及目标函数的确定,最后用该软件进行了样机的实际设计。     

永磁同步风力发电系统输出功率最佳控制

讨论了内嵌式永磁同步变速风力发电系统输出功率最大的控制方法.为了从风中获得的功率最大,对IPMSG采用最大功率点跟踪(MPTT)控制,根据发电机速度来控制发电机的转矩.同时控制IPMSG电流矢量以降低发电机损耗,使输出功率最大.电压极限时使用弱磁控制.在高速区域,变换器控制从正弦PWM控制转换到六脉冲方波运行以增加输出功率.试验结果证明了该控制方法的效果.     

直驱式永磁同步风电机组机侧PWM控制

在介绍永磁同步发电机(PMSG)d,q轴数学模型和矢量控制理论基础上,提出在直驱式永磁同步风电系统机侧采用PWM控制方式,通过转子磁场定向控制策略.实现有功无功功率解耦控制,减小了损耗,并且较好地控制了转速.利用Matlab/Simulink进行仿真,并给出了仿真结果.同时搭建了基于TMS320F2808控制器的试验平台,对该控制策略进行了实验,实验结果验证了该控制系统的正确性与可行性.