转子齿数对磁通切换电机谐波特性影响分析

以传统径向磁通切换电机为研究对象,分析磁通切换电机的工作原理;针对12/10型磁通切换电机反电动势中三次谐波含量大导致反电势正弦度较差的问题,分析转子齿与定子齿的相对位置对磁链的影响,提出一种改变转子齿数的方法,分析转子齿数不同对电机谐波特性的影响。建立12/10型和12/11型磁通切换电机有限元模型,对比分析电机的磁链和反电势的谐波特性。有限元计算结果表明转子齿数的优化使反电势正弦度大幅提高,验证了所提方法的有效性。     

分块转子磁通切换电机绕组理论及谐波特性的研究

从分块转子磁通切换电机结构特点出发,制定分块转子磁通切换电机的线圈绕组分布图和线圈电动势星形图的画法,基于此提出任意相分块转子磁通切换电机的相带划分方法,并通过有限元仿真验证了该相带划分方法的正确性,分析分块转子磁通切换电机单线圈谐波特性,基于该文制定的线圈电动势星形图,推导出适用于任意相分块转子磁通切换电机相绕组无偶数次谐波的齿极配合判据,通过有限元仿真验证了该判据的有效性。基于上述研究成果,研制了一台三相12/7电励磁分块转子磁通切换电机原理样机,实验验证了该文提出的分块转子磁通切换电机绕组相带划分法和无偶数次谐波齿极配合判据的正确性。     

混合充磁式磁通切换电机转子齿数的影响研究

提出了一种混合充磁的新型磁通切换电机,以12/10型磁通切换电机为研究对象,分析混合充磁磁通切换电机的工作原理。针对反电动势中谐波含量大的问题,分析了不同转子齿数对电机的影响。根据转子位置分析12/10型和12/11型磁通切换电机的磁链特性,建立了12/10型和12/11型电机的有限元模型,并对电机的磁链和反电动势进行分析和验证。分析结果表明,转子齿数不同对混合充磁式磁通切换电机的谐波特性和功率密度产生重要影响;其次,转子齿数不同时,电枢绕组的排列方式存在差异。     

电励磁分块转子磁通切换发电机电磁特性分析

针对偶数极分块转子磁通切换发电机存在偶数次谐波,导致感应电动势正负半周期波形不对称问题.建立了解析数学模型并推导出不同时刻、不同位置转子磁导引起的定、转子磁势的变化,进而达到削弱偶数次谐波的目的.提出了一种在分块转子内增加气隙磁障的新型拓扑以削弱感应电动势中的偶数次谐波.通过有限元仿真得到了传统的和带磁障的两种电机的磁...     

混合励磁分块转子磁通切换电机电磁特性分析

为了提高电励磁转子分块式磁通切换电机转矩密度和功率密度,提出一种混合励磁分块转子磁通切换电机拓扑,通过在定子齿开槽,嵌入径向充磁的永磁体,提高了电机的转矩密度和功率密度。介绍了电机的工作原理、磁通切换方式和基本参数尺寸设计。通过有限元仿真得出静态永磁磁场分布、永磁磁链、反电势和定位力矩。与典型混合励磁磁通切换电机的调磁磁性能进行对比研究。有限元仿真结果表明:混合励磁分块转子磁通切换电机具有高转矩密度、高功率密度、强容错能力、强调磁能力,适合用于启动发电系统。     

转子静态偏心对低速大转矩永磁电机性能的影响

低速大转矩永磁电机通常由于偏心负载造成电机的偏心,直接造成电机气隙磁密分布的不均匀。气隙磁密的不均匀又会造成电机运行性能的改变。为此通过ANSYS软件建立转子偏心模型,对不同程度的偏心模型进行计算。结果表明转子偏心后,气隙磁密的奇数次谐波不变,偶数次谐波磁密增多,磁密谐波畸变率增大。电机反电势基本不随转子偏心改变。电机铁耗受转子偏心距离增加影响不大。     

定子永磁式双转子电机电磁性能分析

为了提高双转子电机的转矩密度,实现其应用于混合动力汽车驱动系统的小型轻量化和平稳运行的需求,提出一种三相12/22/12极定子永磁式磁通切换双转子电机结构,其绕组和永磁体均位于外定子和内转子上,外转子上无绕组和永磁体,避免了外转子的冷却问题。对定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及工作原理进行了介绍,采用有限元方法对电机磁场分布、气隙磁密、永磁磁链、空载反电动势、电感及转矩等电磁性能进行了分析。研究结果表明,提出的定子永磁式磁通切换双转子电机结构具有内外电机磁场耦合小、空载反电动势正弦性好、转矩密度大、转矩脉动小的特点,并通过原理样机实验结果验证了电机设计的有效性。     

磁通切换型双凸极永磁同步电机研究与分析

磁通切换型双凸极永磁同步电机具有结构简单、输出转矩大、转矩密度高以及磁链、反电势正弦等优点,能够有效拓宽电机调速范围,适用于新型混合动力汽车和新能源发电等领域。在深入分析磁通切换型永磁同步电机磁通切换工作原理基础上,采用有限元设计了一台12槽/10极磁通切换型双凸极电机,计算了其电动状态下气隙磁场、永磁磁链和反电动势等静态特性,研究了其不平衡磁拉力。在此基础上,对所设计电机转矩性能进行了分析和优化,定量研究了影响其齿槽转矩的主要因素。最后通过一台2 k W样机对其转矩特性进行了实验验证,实验结果与Ansoft有限元仿真结果一致,验证了上述方法的正确性。     

混合励磁磁通切换电机电磁特性分析与实验验证

混合励磁磁通切换电机通过调节励磁电流进而可以调节气隙磁场的大小,因此在电动汽车等工业控制领域有着较为广泛的应用前景。本文首先介绍12/10极HEFSM的拓扑结构,介绍了磁通切换和混合励磁的工作原理,接着利用Ansys/Maxwell软件建立电机的有限元仿真模型,对电机的磁场分布、磁链、反电势和转矩等电磁特性进行了仿真分析,研究了过饱和效应对HEFSM电磁特性的影响。结果表明:励磁电流在一定范围内对电机的电磁特性有明显的调节作用。并对电机不同工况下反电势进行测量,与有限元仿真结果进行比较,证明了电机有限元模型的正确性。     

转子极弧对永磁双凸极电机性能的影响

介绍了一种新型12／8永磁双凸极电机的结构和工作原理，利用ANSYS软件中的二维电磁场建立电机本体模型，并进行有限元仿真计算，分析转子极弧变化对磁链、电感、反电势以及转矩等静态特性的影响，为电机设计和控制奠定基础。     

新型磁通切换电机原理和特性分析

提出了一种内嵌有径向充磁永磁体的新型磁通切换电机,分析了径向充磁永磁体对电机的影响,并对电机的工作原理进行了分析。建立了12/10极磁通切换电机的有限元模型,对电机的静态特性进行了研究,包括气隙磁密、磁链、反电动势和电感等特性。计算结果表明,内嵌有径向充磁永磁体的磁通切换电机可以有效减小定子轭部的漏磁,增强永磁材料的利用率;同时新拓扑结构的磁通切换电机的绕组具有一致性和互补性。     

新型电励磁磁通切换电机励磁绕组结构分析

励磁绕组连接方式对电励磁磁通切换电机电磁特性影响很大。对所提出的2种新型电励磁磁通切换电机,分析了其工作模式和“磁通切换原理”,利用有限元分析方法比较了2种电机的电磁特性：定子磁链、反电势、气隙磁密、定位力矩、电磁转矩、转矩密度。重点比较了励磁绕组连接方式对电机漏磁和功率密度的影响。结果表明,电励磁磁通切换电机具有较高正弦度的双极性磁链和全周期工作模式,适合运行在无刷交流场合。拓扑2具有更小的漏磁和更高的励磁电流利用率,其转矩密度为拓扑1的2倍。分析结果为所提出电励磁磁通切换电机在航空起动／发电机系统、风力发电系统等领域的应用提供了理论背景。     

定子永磁型双凸极电机转子设计

双凸极永磁电机转子结构简单,其参数变化对电机的运行性能影响很大.通过有限元计算和仿真,分析了转子极弧宽度和斜槽角度对电机磁链、反电势及电感等静态特性的影响.样机测试结果验证了理论分析的正确性.     

双转子磁通切换弧线电机特性的仿真研究

定子永磁型磁通切换永磁电机的永磁体利用率高、安全性好,在机载雷达、机器人关节等有限转角驱动领域具有明显的优势,进一步降低该类电机的转矩波动并增加其功率密度是当前研究的热点。提出了一种双转子模块化磁通切换弧线电机的新型拓扑结构,推导了抵消转子上端部力矩的最佳定子间隔,并分析了双转子错位角对齿槽转矩主要谐波的影响。有限元分析结果证明了与单边磁通切换弧线电机相比,新型拓扑结构的永磁体利用率更高、转矩特性更好。对磁通切换电机在有限转角领域的工程应用具有参考价值。     

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%.     

偏心分块转子电机转矩脉动抑制研究

提出一种基于偏心极弧的分块转子结构混合励磁分块转子开关磁链（HESRFSPM）电机。通过比较气隙面积不变条件下的气隙磁密空间谐波幅值,偏心极弧的分块转子结构可以减少2次、4次、10次径向气隙磁密空间谐波幅值。因此,在平均输出转矩不变的条件下,该结构可抑制HESRFSPM电机转矩脉动,降低齿槽转矩。分析了偏心距对HESRFSPM电机齿槽转矩、反电动势谐波以及谐波转矩的影响,得到抑制转矩脉动效果最佳的偏心转子极弧结构,并制作了样机。最后,通过样机实验验证表明,在平均输出转矩不变的条件下,基于偏心极弧的HESRFSPM电机转矩脉动在弱磁、永磁和增磁运行状态下分别降低了5.14%,2.89%,1.42%。     

一种车用双极性横向磁通永磁电动机

针对当前横向磁通永磁电机绕组磁链单极性影响电机出力进一步提高的问题,提出一种实现磁链双极性的横向磁通永磁电动机。该电机采用外转子型,电枢绕组和永磁体都位于定子上,磁通路径分析表明绕组匝链的磁通为双极性。基于电动机的基本结构和工作原理,依据电机设计理论推导出了电动机功率与尺寸之间关系式,采用有限元计算分析了电机主要尺寸对永磁磁链的影响。以此为依据确定了一台三相600 W样机的尺寸,利用有限元法对静态特性和瞬态特性进行了仿真计算,包括空载时电机磁场分布和绕组反电势,为了验证理论分析的正确性,最后对制作的600 W样机进行了实验验证,实验结果与理论分析具有很好的一致性。     

基于空间矢量调制的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略

电励磁磁通切换电机具有转子结构简单坚固,磁链双极性、反电势正弦度高的优点,是一种新型的无刷交流电机。交流电机的2种经典控制策略中,相对于矢量控制(vectorcontrol,VC),直接转矩控制(direct torque control,DTC)具有算法结构简单、动态性能好的优点,但是其电流谐波含量高、转矩和磁链脉动大。为同时提高调速系统的动、静态性能,该文研究了一种基于空间矢量调制(space vectormodulation,SVM)的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略,定义转矩PI环的输出为转矩角变化量,通过合成空间矢量对定子磁链矢量角增量的直接平滑调节,实现了对电磁转矩的直接线性调节。比较了最大合成空间矢量和基本前进矢量改变定子磁链矢量角的能力。在一台电励磁磁通切换电机上,利用TMS320F2812控制系统进行了传统DTC和该文提出算法的比较实验,验证了所提算法的正确性和有效性,新算法具有优良的动、静态性能。     

基于不等匝绕组的交替极永磁电机转矩脉动抑制技术

交替极电机的永磁体被凸极铁心替换会形成不对称的空载气隙磁密，导致气隙磁密偶次谐波，进一步在相反电动势中感应出偶次谐波，增加电磁转矩脉动。当交替极永磁电机的极槽配合符合N_s=k(2P±1)(k是正整数，N_s和P分别是定子槽数和转子极对数)时，相反电势中会存在偶次谐波。为此，提出不等匝绕组技术消除交替极永磁电机的低次反电势偶次谐波，抑制电磁转矩脉动。首先推导了消除2次和4次反电势谐波的最优比例，然后以27槽30极电机为例，采用2维有限元方法对比分析了交替极和传统永磁电机的反电势和转矩特性，结果表明，采用不等匝绕组的交替极电机转矩脉动仅为1.2%,与传统电机相比下降了7.84个百分点，最后加工了不等匝绕组27槽30极交替极永磁电机对对理论和有限元分析进行了验证。     

混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性

提出一种混合励磁轴向磁场磁通切换永磁电机,以一台12/11极电机为例分析电机的结构特点和工作原理。基于三维有限元方法研究该电机静态特性,对空载永磁磁场和气隙磁通密度进行分析,研究永磁磁链、反电动势、定位力矩及绕组电感等电磁特性,分析不同励磁电流下的气隙磁场分布和调磁特性。结果表明:该种电机的磁链和反电动势均为双极性的正弦分布,适于无刷交流运行场合;通过调节励磁电流,线圈匝链磁通变化明显,调磁效果较好。