开关磁阻电机振动分析

开关磁阻电机的电磁噪声来源于电磁振动,通过改变电机定转子结构,从而改变定转子气隙磁密,减小气隙中的径向磁密,同时减小径向电磁力与转矩脉动,达到抑制电磁振动的目的,减小了开关磁阻电机振动,并通过傅里叶分解径向磁密观察径向磁密谐波含量,分析定子振动。通过Ansoft求得电磁力密度加载到Ansys Workbench瞬态结构中定子上,观察定子结构应力变化。得到了新定子、转子结构能有效的改善电机的振动情况。     

双极性分块转子开关磁阻电机

针对单极性励磁时四相8/6结构分块转子开关磁阻电机的定子磁通冲突问题,把双极性励磁方法应用于四相8/6结构分块转子开关磁阻电机,基于2D有限元建立双极性分块转子开关磁阻电机的场路耦合模型,计算双极性分块转子开关磁阻电机的电流、转矩及铜耗,并在(r,θ)坐标系中细致描述定子铁心和转子铁心特征区域的磁密周期性变化规律,最后应用双频法分离铁损获得铁心的涡流损耗和磁滞损耗.计算结果表明,与同等双极性励磁的8/6结构双极性普通开关磁阻电机相比,8/6结构双极性分块转子开关磁阻电机的转矩脉动大,但铜耗减小约32%,铁耗减小约35%.     

开关磁阻电机原理

磁阻电机是指电机各磁路的磁阻随转子位置而改变，因而电机的磁场能量也将随转子位置的变化而变化，并将磁能变换成机械能。这种结构与步进电动机相似，开关磁阻电动机的运行亦遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合。而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的主轴线与磁场的主轴线重合。当定子极励磁时，所产生的磁力会力图使转子旋转到转子极轴线与定子极轴线重合的位置，并使励磁绕组的电感最大。若以中定、转子所对的位置作为起始位置，然后依次给四相绕组通电，转子会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转：反之，则转子会沿顺时针方式转动。可见，开关磁阻电动机的转向与相绕组的电流方向无关，而仅取决于相绕组通电的顺序。     

一种改进的无轴承开关磁阻电机数学模型

类似于常规开关磁阻电机,无轴承开关磁阻电机的定、转子极宽并非总是相等,通常转子极宽略大于定子极宽,在建立数学模型时应当考虑这一因素.现有的无轴承开关磁阻电机数学模型都存在电机定、转子极宽相等的约束.考虑无轴承开关磁阻电机定、转子极宽可能存在的不相等因素,采用基于直线磁路和变椭圆系数的椭圆形磁路分割法求取气隙磁导,推导出无轴承开关磁阻电机的通用数学模型,使其不仅适用于定、转子极宽相等,而且适用于转子极宽大于定子极宽的情况.以实验室样机为例,将基于所建模型的分析结果与有限元分析结果进行了对比,验证了所建数学模型的正确性,精确度满足工程要求.应用所建立的无轴承开关磁阻电机数学模型,分析了定、转子极宽不等对悬浮力和转矩的显著影响.     

分块开关磁阻电机的研究现状及其新结构构想

分块开关磁阻电机通过分块的定子或转子结构,可获得较短的磁路以减小铁心损耗,圆柱形的转子可缩减风(油)阻,结构和电磁的隔离能增强电机可靠性及容错性.本文对现有的各型分块开关磁阻电机的结构和磁路进行了解析,在此基础上,提出了双极性励磁分块转子开关磁阻电机、环状绕组分块转子开关磁阻电机、C形分块定子开关磁阻电机、E形分块定子...     

同步磁阻电机分析与设计(连载之十三) 自起动同步磁阻电机的研究

通过分析不同运行阶段的转矩成分,研究自起动同步磁阻电机的起动特性和稳态运行特性,进而指出电机设计要点。优化设计两种转子形式自起动同步磁阻电机,其导条分别位于转子磁障外和磁障内。研究该两种形式自起动同步磁阻电机的性能特点,总结自起动同步磁阻电机的特性。     

同步磁阻电动机设计分析

介绍了一种新型同步磁阻电动机的结构及仿真设计.电动机转子采用栅格叠片结构,驱动控制器采用电流矢量控制方式.与永磁同步电动机相比,在同等功率条件下大大降低了电机的成本,同时拓宽了电机的使用范围,提高了电机运行的可靠性.     

绕组连接形式对开关磁阻电机性能影响的研究

开关磁阻电机结构简单、控制灵活,定转子极弧系数、绕组匝数、气隙等主要结构参数都对电机性能有很大影响。采用有限元分析法对一台三相12/8极30 kW开关磁阻电机在两种绕组连接方式下的磁场分布、转矩、电流、电感等性能进行分析,并通过实验验证,采用NSNSNSNSNSNS定子极性排布的连接方式较NNNSSSNNNSSS连接方式的平均转矩更大、转矩波动更小,同时互感也更小。     

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。     

适用于电动车轮内装入的开关磁阻电机

鉴于开关磁阻电机（SR电机）不使用磁铁，适于高速转动、耐高温、起动转矩大以及效率高等优点，且结构简单、形状自由度高、造价低，适于担当轮内直接驱动用电机。 通常地，SR电机的定、转子采用凸极构造，励磁线圈在定子极上集中绕制，为适应轮子内装设而使用外转子型。图1是6极定子和8极转子的外转子型SR电机的原理图，     

铁氧体辅助同步磁阻电机转子优化设计

与同步磁阻电机相比,铁氧体辅助同步磁阻电机的转子中由于含有铁氧体,其磁路及饱和程度均发生了变化,因此不能简单的认为铁氧体辅助同步磁阻电机只是在同步磁阻电机基础上插入铁氧体,而需要结合铁氧体辅助同步磁阻电机的特点进行优化设计。本文基于有限元方法,针对铁氧体辅助同步磁阻电机转子结构进行了优化设计,以提高最大转矩电流比及削弱转矩波动。考虑到铁氧体的低温退磁特性,对铁氧体辅助同步磁阻电机的最大去磁电流进行了校核,并且针对铁氧体退磁问题进行了深入地研究。最后,基于上述研究提出了铁氧体辅助同步磁阻电机的相关设计准则,并且制作样机以验证电机设计的有效性。     

整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有高速运行时低风（油）阻和低铁心损耗等优点,特别适合用于航天航空驱动系统。根据整距绕组分块转子开关磁阻电机的基本工作原理,结合输出功率与平均转矩的关系,将绕组电流等效为方波,推导出了整距绕组分块转子开关磁阻电机的主体尺寸计算公式;基于电机定转子未对齐位置和对齐位置的电磁特性,以及整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁特点,确定了定、转子极弧系数选取的规则;同时分析了绕组匝数等主要尺寸的选取的规则;最后,基于上述方法优化设计了一台实验样机,并通过有限元仿真及实验验证了整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计方法的正确性。     

开关磁阻电机转子径向电磁合力的解析建模

由于开关磁阻电机的双凸极结构及磁饱和特性的存在,运转过程中转子径向电磁力的表征缺乏系统有效的方法,造成电机转子振动和噪声分析困难。该文综合等效电路和麦克斯韦应力法,给出了单定子线圈激励下转子所受径向电磁力的表达式。在六对绕组分别采用方波电流和叠合电流激励的工况下,推导了偏心转子运转过程中所受径向电磁合力的解析表达式。在额定转速下,分析了转子所受径向电磁合力的时间历程和频谱分布规律。电磁有限元仿真计算表明该解析模型具有较高的精度,为后续分析开关磁阻电机转子的机电耦合振动奠定了基础。该文建模方法还可用于不同定转子极数的其他开关磁阻电机转子在运转过程中的径向电磁合力建模。     

基于不对称转子结构与序贯田口稳健优化方法的同步磁阻电机设计

目前,传统同步磁阻电机三层磁通屏障的转子设计性能较好、制造简易,得到行业的认可。讨论转子的不对称磁通屏障结构与磁通屏障结构变形对全面掌握同步磁阻电机的特性至关重要,因此该文研究了在不同功率等级下同步磁阻电机不对称设计规律以及基于序贯田口稳健优化方法的类凸极转子同步磁阻电机。首先对传统同步磁阻电机在一定功率等级下优化计算,得出抑制转矩脉动的不对称设计规律;然后根据开关磁阻电机凸极结构,设计类凸极转子同步磁阻电机,应用序贯田口稳健优化方法对采用分布式绕组的12槽8极电机优化得到最优功率等级,并应用至集中式绕组电机,应用磁路模型以及有限元仿真对采用不同绕组的电机作性能对比分析;最后提出一种结构更加简单、制造成本更低的同步磁阻电机。     

绕组跨接式分体双转子开关磁阻电机的研究和设计

为解决转子分体式开关磁阻(S-SR)电机效率提升不理想问题,对绕组跨接式分体双转子开关磁阻(DJ-S-SR)电机进行研究。该电机采用内外转子单端同轴输出结构,双套轴承,避免了双转子电机常用的悬臂结构可能造成的轴承寿命缩短问题。绕组采用跨接,避免内外磁路共轭引起的定子轭部饱和。研究了定子外径、内径比值,定、转子极弧,内、外转子相错角对性能的影响程度。在同体积下研制3.5 k W的V-SR电机和DJ-SSR电机,对比实测效率,确认了DJ-S-SR电机的性能优势。     

偏转式双定子开关磁阻发电机的电磁分析计算

为了提高风能的利用率,针对现有开关磁阻发电机转子旋转的单一性,提出了一种新型可偏转双定子开关磁阻风力发电机,并介绍了该发电机的工作原理和控制机理。该电机采用内外双定子结构设计,在转子的两侧连接液压控制台,可实现多自由度偏转,适应不同风向,提高发电机的工作效率。通过对该电机建立数学模型,分析了发电机的电感、磁链、电压和电流的特性,利用有限元法对各物理量以及发电机转子外侧气隙磁场特性进行计算,将双定子结构开关磁阻发电机的输出电流仿真结果与普通开关磁阻发电机进行对比,验证了双定子结构发电机的优良性能。     

新型同步开关磁阻电机无位置传感器控制

结合开关磁阻电机与同步磁阻电机的优势，提出了一种同步开关磁阻电机(SSRM)。使用高频注入法实现无位置传感器控制，SSRM交叉饱和现象严重，传统的高频注入法因忽略了局部磁饱和而产生较大的转子位置估计误差。提出一种交叉饱和电感补偿算法，通过有限元仿真获得不同电流下的电感参数，引入交叉饱和系数，对高频q轴电流分量进行补偿，修正局部磁饱和引起的d轴位置观测误差，通过实验验证了该无传感器控制方法的有效性。     

开关磁阻电机定子铁损分布的时步有限元分析

以一台5.5 kW,12/8结构开关磁阻电机做为研究对象,结合转速电流双闭环驱动电路,建立二维瞬态电磁场-控制电路耦合计算模型,基于电磁场理论,采用时步有限元法,对不同负载转矩下的定子铁心损耗和磁密进行计算和分析。通过所建转速电流双闭环驱动电路,对比分析传统开环驱动电路在不同负载情况下开关磁阻电机定子铁心的磁密和损耗变化规律,研究电机在额定负载情况下,定子铁心不同区域的损耗的变化规律,结果表明在额定工况下,定子齿顶部分的铁心损耗密度最大,远大于其他3个定子所分区域,但定子齿顶部分的铁心损耗占定子铁心总损耗最少。开关磁阻电机在其他3种工况运行时,定子各区域分布规律与额定工况时相同。最后通过样机实验,将实验测量值与计算值进行对比,验证了计算方法的正确性。     

同步磁阻电机磁链观测无传感器控制

针对同步磁阻电机铁心饱和以及直轴与交轴的交叉饱和现象严重,传统的无位置传感器控制方法往往难以实现高性能控制的问题,提出一种考虑铁心饱和现象、基于磁链观测法的同步磁阻电机无传感器控制策略,利用查表法实时获得不同工况下的电感参数,可实现电机无传感器的转子位置闭环控制。利用同步磁阻电机电流模型和电压模型观测定子磁链,将2种模型下观测的磁链误差通过矫正环节调节电压模型观测的磁链值,使得该磁链误差趋近于0,从而观测到准确的定子磁链。通过仿真与实验验证了所提出无传感器控制方法的有效性及优良的控制性能。     

新型同步磁阻电机的转子结构设计与特性分析

简要介绍了同步磁阻电机的结构及工作原理。通过有限元软件分析转子主要结构参数,如气隙磁障层、气隙占比、磁肋宽度对电感和凸极比的影响,为同步磁阻电机的转子最优设计提供参考。同时分析了不同负载电流下电机的电感和转矩特性,结果表明电机的电感随负载变化,且最大转矩电流角随着负载电流的增大而增大。最后根据仿真结果试制样机,通过试验验证有限元仿真的正确性。