基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

双凸极电机是一种新型的电机,它的电感参数对分析它的基本理论和运行特性至关重要.本文对三相电励磁的双凸极电机建立变网络等效磁路模型.在考虑励磁磁场和电枢磁场相互作用以及磁路饱和的基础上,利用该方法可以计算在任意转子位置、任意电枢电流、任意励磁电流下任一绕组自感和绕组之间互感.该计算结果和电磁场有限元分析结果进行比较,验证了该方法的正确性.最后,得到了不同情况下该电机电感参数变化的一般规律.     

定子分布励磁双凸极无刷直流发电机电磁特性研究

定子集中励磁双凸极电机与不控整流电路构成的双凸极无刷直流发电机具有调压方便、可靠性高的特点,但其存在三相磁路不对称的固有问题,进而影响三相电势波形与输出电压脉动。深入研究定子分布励磁的电励磁双凸极发电机,对比了分布励磁与集中励磁双凸极发电机结构特点与运行原理,用有限元方法分析了分布励磁双凸极电机的电枢反应、电感特性和磁场分布,并对多相电机及其绕组形式和发电模态进行了研究。研制了原理样机,实验结果与仿真分析一致,表明分布式励磁双凸极无刷直流发电机在合理的绕组结构和整流方式下具有良好的发电性能,解决了传统双凸极无刷直流发电机的整流输出电压脉动大和相电流不对称的问题。     

双凸极无刷直流发电机的非线性数学模型

用变网络等效磁路法建立电励磁双凸极发电机等效磁路模型。在考虑磁路饱和、电枢磁场和励磁磁场相互作用的基础上 ,给出了描述该发电机非线性电感的函数 ,函数值与转子位置、各相电枢电流和励磁电流有关。有限元法验证了该函数的计算结果具有很高精度。在基于电感数值解基础上建立了该无刷直流发电机负载时一个工作模态非线性数学模型 ,给出了描述该数学模型的微分方程。理论计算结果和样机实验结果对比验证了该模型的正确性 ,为研究双凸极发电机的工作性能提供理论依据     

外转子双凸极永磁电机电枢磁场对绕组电感特性的影响

根据电动汽车对驱动电机性能要求,结合双凸极电机的特点,提出一种外转子结构的双凸极永磁电动机。分别对电机空载、负载以及电枢磁场单独作用3种情况下进行了有限元分析,得出在1个永磁磁链周期内不同转子位置角和不同电枢电流作用下的磁场分布图以及静态参数特性曲线。从场的角度分析和说明了电枢磁场对绕组电感特性的影响,电机的静态参数也为该电机进一步的仿真分析提供了依据。     

基于双绕组电励磁双凸极电机的双余度发电系统

在一台电励磁双凸极发电机定子上设置两套3相电枢绕组实现双通道发电，通过调节励磁电流大小使两发电通道输出相应的额定电压，并联向负载供电。用等效磁路模型对双绕组电机的电感特性进行了理论研究，并用有限元方法对其电磁特性进行仿真计算，仿真结果与分析相一致；同时介绍了双余度发电系统的硬件构成，并实验验证了系统具有很好的稳态、动态特性和可靠性。     

新型电励磁双凸极电机发电系统建模研究

电励磁双凸极电机(wound-excited doubly salient machine,WEDSM)的精确建模是对其进行各项研究的基础,传统的WEDSM建模方法通过构造各相电枢绕组的电感或磁链模型以搭建WEDSM的总体模型,该方法虽计及电枢反应但忽略了励磁磁场的影响,所以不适用于WEDSM发电系统。该文首先研究一种新型的电枢绕组自感Lp和电枢绕组与励磁绕组间互感Lpf的非线性建模方法,该方法通过分析WEDSM自身的电感特性以及励磁磁场与电枢反应对电感的影响,拟合出同时计及励磁电流和电枢电流的影响系数,以建立Lp和Lpf的模型。同时本文基于励磁自感Lf的幅值在定转子对齐位置处只与励磁电流及该定子齿上的电枢电流有关的特性提出一种励磁绕组自感的精确非线性建模方法。在此基础上,该文建立发电系统模型,有限元仿真结果以及实验波形验证了模型的精确性。     

外转子双馈双凸极永磁风力发电机的设计与研究

提出了一种新型的外转子双馈双凸极永磁风力发电机.该电机采用混合励磁结构形式,在电机的定子上同时存在直流励磁绕组和永磁体作为电机的励磁;电机的电枢绕组也安放在定子上,实现了定子的双馈形式;外转子全部由铁心组成,结构简单.该电机的创新在于每一块永磁体都有一对磁路与之相并联的附加气隙,这样可以更加有效地实现对气隙磁场的调节.由于气隙磁场可以随意调节,所以该电机可以在不同的转速和负载电流的情况下实现恒定的输出电压.     

电动车用定子双馈电双凸极电机的设计与电磁特性

介绍了定子双馈电双凸极(SDFDS)电机的设计方法,导出了电机尺寸方程,设计了一台三相12/8极电机样机.基于二维有限元对电机的磁场分布、磁链、反电动势、电感和静态转矩等电磁特性进行了计算和分析,计算中考虑了励磁磁场和电枢反应的相互作用.样机实验结果验证了设计方法和理论分析的正确性,为该电机的进一步研究和控制系统的设计奠定了基础.     

新型双定子混合励磁风力发电机三维有限元分析及实验研究

提出一种新型双定子混合励磁风力发电机,分析电机的结构特点及工作原理,计算电机的空载磁场分布、静态特性及空载特性,并对样机进行实验研究。基于三维有限元方法,采用ANSYS软件计算了电机的空载磁场分布,得到了空载内外定子电枢绕组磁链、内外定子电动势及合成电动势;根据磁链法分别计算了电枢绕组和励磁绕组电感等参数;分析了电机额定转速400 r/min时的空载特性。理论分析与实验结果表明：采用双定子的电机结构可使电机空载相电动势比相同条件下的单定子电机增加约23%;通过调节励磁电流,发电机相电动势在90~110 V之间变化。由圆套筒型整体永磁体组成的串联磁路并设置2个定子的新型电机结构可有效地提高低速电机的发电能力;双定子混合励磁风力发电机具有较好的调磁性能。     

双凸极变速永磁电机的变结构等效磁路模型

建立了双凸极变速永磁电机的变结构等效磁路模型,推导了气隙比磁导计算公式,通过求解所建立的非线性等效磁路方程,以计算电机的静态特性,计算中计及铁磁材料的非线性以及永磁磁场与电枢反应磁场之间经影响。通过引入适当的修正系数,使计算结果与有限元结果吻合。以新提出的12／8极双凸极永磁电机为算例,对电机的永磁磁链,空载电势,电感等静态特性进行了全面的分析计算,并考虑了转子斜槽对静态特性的影响,所得结果与实测值一致,表明该文所提出了作方法可以快速、有效地分析计算双凸极永电的磁场及静态特性,适合于需要考虑不同结构参数对电机特性影响的应用场合,如优化设计等。     

四相双凸极发电机的相磁链模型仿真方法研究

电励磁双凸极发电机的仿真常采用的有限元方法结果精确,但耗时长。简化的电感分段线性化方法则会造成大的仿真误差。本文分析了四相电励磁双凸极电机相绕组互感相比自感可以忽略的特性,利用四相电枢绕组的对称性,得到四相双凸极电机的相磁链模型,进而建立四相双凸极发电机的仿真模型。通过与有限元仿真以及试验结果的对比,验证了本文方法的快速性与准确性。     

外转子双凸极永磁电动机的有限元分析

在双凸极变磁阻电机基础上，提出了一种外转子结构的双凸极永磁电动机并确定了其结构尺寸。针对该电机在不同转子位置角、不同电枢电流分别工作在单拍和双拍时的空载、负载以及电枢磁场单独作用的情况进行了基于场量的有限元数值计算，并进一步得出了该电机的静态参数特性曲线。分析表明，相对于双凸极变磁阻电机而言，由于该电机高磁阻高矫顽力的永磁体的存在，电机电枢磁链只能通过相邻极闭合而不能穿过磁钢匝链到其他相，使得绕组电感特性发生了变化。电枢磁通对永磁磁通增磁或去磁特性改变了永磁磁链的流向。电机由半周期控制运行模式变为全周期控制运行。     

双凸极变速永磁电机的静态特性

用二维有限元法对一种新型双凸极变速永磁电机（ＤＳＰＭ 电机） 空载、单绕组通电及双绕组通电的磁场分布和气隙磁密分布进行了较为全面深入的分析计算, 在此基础上得到了绕组永磁磁链、自感、互感以及空载电势随转子位置变化的特性曲线, 分析了永磁体磁场和电枢磁场之间的相互耦合作用对电感特性的影响。样机的实测结果验证了理论分析的正确性。所得结果为该电机的设计、性能分析以及运行控制等提供了依据     

非对称绕组双凸极混合励磁电机设计与分析

提出了一种径向磁化非对称式绕组分布的新型18/12极双凸极混合励磁电机,并阐述了电机的基本结构,建立了电机的磁路和有限元分析模型,并对电机的空载特性及其在电动运行下的电枢反应进行了分析,在总结电机电枢反应特点的基础上,明确了电机工作点的选取原则,以获得较宽的恒功率区和调速范围。仿真结果表明:非对称绕组分布的双凸极混合励磁电机具有较宽的调速范围,输出功率较高等优点。     

一种三维磁路永磁电机的集中参数磁路模型

为了研究一种定子采用类爪极磁极铁心形状及环形集中绕组的三维磁路结构的磁通切换型永磁电机,在对空载静磁场及电枢反应磁场进行三维有限元磁场计算的基础上,根据电机在不同定、转子相对位置时的磁场分布情况,对三维磁路结构进行集中参数磁路模型建模,并推导出节点磁动势矩阵,通过对矩阵进行解析计算以及对计算结果的分析,推导出电机各主要电磁参数的解析表达式并进行计算和分析,通过与三维磁场计算结果相对比,验证了该磁路模型计算方法的正确性。由于可采用集中参数磁路模型计算可以节省大量计算时间,可以更方便地进行三维磁路结构电机的各种参数优化,对其他三维磁路和分析工作也具有参考意义。     

新型混合励磁双凸极永磁电机磁场调节特性分析及实验研究

提出一种新型带导磁桥的混合励磁双凸极电机,介绍电机的结构特点和磁场调节原理。采用简化等效磁路模型对气隙磁通调节范围、电励磁绕组的励磁磁势和并联导磁桥磁阻三者之间的关系进行分析,用有限元法获得样机磁场分布和磁场调节特性,设计制造了实验样机。样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,并表明：通过改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了电机内气隙磁场灵活调节与控制,有效解决了双凸极永磁电机难以实现电机气隙磁场调节的不足,在电动汽车等需宽调速直接驱动的场合具有应用前景。     

交流调磁双交错混合励磁电机的等效磁路模型

本文提出了一种双交错混合励磁电机,该电机采用交流调磁方式,可以简单、灵活地调节电机气隙磁场、改变线圈感应电动势,具有双向对称调磁能力。本文分析了该电机的结构特点和工作原理,结合该新型电机的磁场分布,建立了交直轴等效磁路模型,计算了各段磁路上的磁阻,进而求得电枢绕组中感应的磁通。同时,采用三维有限元分析法对电机进行仿真,得到不同调磁状态下的电枢反电动势。将两种方法的计算结果进行对比,二者基本一致,验证了所提出模型的有效性。     

一种新颖混合励磁磁通反向电机的设计与有限元分析

磁通反向电机是一种新型的双凸极电机,它的定子绕组能匝链双极性的磁链,具有较高的效率,简单的结构使得该电机成本较低易于制造。然而,由于永磁体磁场恒定,磁场调节困难,针对这一问题,本文提出了一种新型的磁通反向电机的混合励磁结构,并对新结构电机的感应电动势谐波、电感特性和矩角特性等进行了有限元分析。结果证明,这种混合励磁结构能够提高励磁磁场的调节范围变宽和绕组感应电动势的调节范围,从而能满足磁通反向电机宽范围调速的需要。     

新型混合励磁双凸极电机非线性磁网络分析

阐述了新型混合励磁双凸极电机的结构原理,采用等效磁网络模型来计算其电磁性能。计算了电机不同部分的磁导,考虑到非线性和饱和的影响,引入气隙和定子极修正系数。计算了不同励磁电流和不同相电枢绕组的磁链和相电势。有限元分析和实验结果均验证了所建立磁网络模型的正确性,表明该非线性磁网络模型可以为该新型混合励磁双凸极电机的静态特性分析和快速初步设计提供有效依据。     

转子磁分路混合励磁同步电机电枢反应磁场与电感特性研究

提出转子磁分路混合励磁同步电机(HESM)的优化结构,探讨了磁场分布特性。通过与永磁同步电机(PMSM)的对比分析,研究了该电机的电枢反应磁场和电感特性。励磁绕组与磁分路结构的引入对该电机电枢反应磁场特性影响显著。电感特性由主磁路和磁分路的饱和程度共同决定,受到励磁电流和电枢电流的影响。在此基础上,分析了电感特性对其电动运行的影响,评估了永磁体的不可逆退磁风险。对比研究了一种新型HESM拓扑结构以研究结构变化对电感特性的影响。最后,研制了24k W转子磁分路HESM原理样机,三维有限元仿真与实验对比验证了其同步电感的变化规律。