高转矩密度横向磁场开关磁阻电机的设计

基于对横向磁场电机结构特点与工作原理分析的基础上，提出了一种适用于低速、直驱领域的模块结构横向磁场开关磁阻电机设计及主要位置磁化曲线的解析计算方法。样机试验结果表明，参数计算方法具有较好的精度，电机转矩密度和运行效率均高于同体积异步电机。     

横向磁场开关磁阻电机永磁屏蔽技术研究

首先阐述了横向磁场开关磁阻电机转矩提升原理，着重分析了漏磁通产生原因以及对电机性能产生的影响，在此基础上研究了一种具有双边永磁屏蔽外转子低速横向磁场开关磁阻电机，介绍了样机的结构特点，并采用三维等效磁网络法对样机进行了磁场计算，研究表明利用装设在定、转子极间的永磁体能有效屏蔽漏磁通，增加磁通变化率，提高输出转矩。样机的计算结果和试验结果基本吻合。     

横向磁场直线开关磁阻电机及其控制系统

研究了基于横向磁场直线开关磁阻电机(transverse flux linear switched reluctance motor，TFLSRM)、全数字控制器与新型位置传感器的直线电机驱动系统，建立了TFLSRM数学模型。新型位置传感器利用了TFLSRM次极边极形，无需在次极安装任何元件，改善了系统可靠性。为改善系统性能，在电流环进行了从牵引力到平均电流的非线性转换，在速度环采用离散时间趋近率控制。基于DSP设计了控制器，测试了新型位置传感器与所提驱动系统的动、静态性能。实验结果验证了新型位置传感器与TFLSRM驱动系统的优良性能。     

影响横向磁场开关磁阻电机性能的主要因素研究

对有屏蔽和无屏蔽的两台TFSRM样机的气隙磁场,应用三维等效磁网络法进行了分析,结果表明:通过永久磁钢屏蔽漏磁通可以提高TFSRM的转矩;研究了样机的主要尺寸对TFSRM转矩的影响,并对TFSRM的主要参数进行了优化。     

横向磁场直线开关磁阻电机的数学建模

为了建立横向磁场直线开关磁阻电机(transverse flux linear switched reluctance motors,TFLSRM)的解析数学模型,首先分析TFLSRM的结构和磁路特点,建立TFLSRM的磁路等效模型,采用直线磁路和变椭圆系数的椭圆形磁路分割法推导等效磁路的气隙磁导解析式,确定以磁导表示的绕组电感和磁链,建立了推力和法向力的数学模型.有限元分析结果验证了所建数学模型的正确性,利用该模型分析了改变次级极宽和气隙长度对电机推力和法向力的影响,半实物仿真实验结果验证了所建模型的有效性.     

开关磁阻电动机的磁场计算

介绍了开关磁阻电动及其调速系统的特点及国内外发展概况，用二维有限元法计算了ＳＲ电动机在不同转子位置，不同电流下的磁链特性，提出了用三次样条函数对铁磁材料的磁化曲线插值的方法。     

隔爆型开关磁阻电机

通过设计实例阐述了开关磁阻电机的原理和优点，介绍了隔爆型开关磁阻电机结构设计和电磁设计的特点，并对技术水平进行了分析。     

开关磁阻电机转矩脉动抑制综述

针对开关磁阻电机转矩脉动较大的缺点,在分析转矩脉动产生机理后,从电机本体结构优化和控制策略设计两个方面综述抑制开关磁阻电机转矩脉动的若干解决方案。指出了各种转矩脉动抑制方法的优缺点,提出了开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究方向。     

新型轴向磁场盘式开关磁阻电机的研究

提出了一种新型的采用三相6/4极结构的轴向磁场盘式开关磁阻电机,与前人研究较多的单相盘式开关磁阻电机相比,定、转子结构更加简单,加工成本更低,便于调速控制,且克服了单相电机不能自起动的缺陷。使用Ansoft公司的Maxwell 3D软件进行了三维有限元仿真分析,并制作实验样机,验证了电机的性能。     

开关磁阻电机的发展

开关磁阻电机调速系统（ＳＲＤ）由开关磁阻电机（ＳＲ）和电子馈电器组成，其调速性能可与直接时机相媲美，电机结构甚至比笼型异步时机还简单，该文介绍了ＳＲ的结构和国内外开发情况，指出ＳＲＤ具有调速性能好、成本低、起动转矩大等特点，但还存在振动、噪声及位置检测等问题，最后介绍了国内在几个工业部门中的应用实例。     

开关磁阻电动机转矩控制的研究

文章着重讨论开关磁阻电动机驱动系统（SRD）的控制器设计,比较了电流控制器和磁链控制器的性能及输出转矩,以优化转矩输出、最小化转矩脉动。这种控制器因输入变量的不同其设计方法上有各自不同的考虑,而且它们对控制对象SRM性能影响也不同。文章比较了两者作用下SRM转矩输出结果并给出了相应结论。     

直接转矩控制在开关磁阻电机中的应用与研究

阐述了开关磁阻电机(SRM)直接转矩控制(DTC)策略的原理,指出直接转矩控制的核心在于电压矢量的选择及开关表的建立,给出了DTC在SRM中应用的具体实现方法。对基于直接转矩控制策略的SRM电机转矩控制进行了仿真及试验研究。仿真结果表明,这种策略能够较好的抑制转矩脉动,系统动静态特性良好,实现方法简单。     

开关磁阻电机的优化设计

全面研究了开关磁阻电机的优化设计问题，首次提出开通角系数和关断角系数的概念，有效地处理了优化设计过程中的控制参数问题，讨论了优化点及恒功率区特点在优化过程中的处理方法。     

开关磁阻平面电机的鲁棒控制

基于能量耗散理论和开关磁阻电机原理,提出一种鲁棒无源性开关磁阻平面电机控制器,首先研究了开关磁阻平面电机的无源性控制在各种注入阻尼下的稳态和动态特性,指出了无源性控制方法存在的缺陷,并在无源性控制基础上,结合鲁棒控制技术,克服了一般无源性控制在静摩擦力和突加负载扰动下存在的稳态位置误差和动态品质恶化的缺陷,实现了提高控制品质和鲁棒性,仿真和试验结果证明了该方法的有效性。     

开关磁阻电动机直接转矩控制的研究

直接转矩控制(DTC)在交流电机驱动系统中是一种较完善的控制理论.事实证明它能很容易的控制电机的转矩和转速,并能减小转矩脉动.但是以前通常认为交流DTC方案不能应用于非正弦激励的SR电机.将直接转矩应用到开关磁阻电机的控制上,解决了SR电机转矩脉动问题.仿真及实验结果表明,这种控制策略不但可以有效地抑制SRM转矩脉动,同时控制简单、实时实现时只用低成本的微处理器即可.     

Adjoint-Based Design Optimization of Nonlinear Switched Reluctance Motors

Abstract

This work investigates the application of the adjoint variable method (AVM) to switched reluctance motors (SRMs). A MATLAB toolbox developed by the authors estimates the sensitivities of the required objective function with respect to different geometric design parameters using at most one adjoint simulation. In this work, the AVM evaluates the sensitivities of the x and y components of the magnetic flux density, the phase flux linkage, and the electromagnetic torque of switched reluctance motors with respect to teeth height, yoke thickness, teeth pole arc angle, and teeth taper angle of both stator and rotor. The nonlinearity of the motor magnetic material is taken into consideration. The estimated sensitivities using AVM are compared with those obtained using the more accurate but time intensive central finite differences (CFD). An interior-point optimization algorithm utilizes the sensitivities of the electromagnetic torque of an SRM to maximize the motor static torque profile. Structural mapping technique is used to control the geometric design parameters through the optimization process.     

基于模糊自适应PI控制的开关磁阻电机直接转矩控制

针对常规模糊控制器在开关磁阻电机直接转矩控制（DTC）中的超调量大、响应慢、脉动大等问题,提出一种基于遗传算法的模糊自适应PI控制器的速度调节器设计方案,结合遗传算法与模糊PI控制,应用遗传算法优化模糊自适应PI控制器的模糊控制规则和量化因子及比例因子,以确保开关磁阻电机直接转矩控制系统响应具有最优的动态响应和稳态性能。仿真与试验结果分析表明,与传统模糊PI控制相比,该设计方法具有适应性强、动态响应好、鲁棒性强等优点,取得了比较满意的控制效果。     

开关磁阻电机的非线性建模转矩估计研究

开关磁阻电机(SRM)的双凸极结构使其电磁特性呈高度非线性,本文在对SRM磁化特性曲线(θ,i)分析的基础上,采用了一种倒数函数来建立SRM模型的方法.在获得SRM特殊转子位置处的磁链数据点的基础上,利用傅里叶级数分解和倒数函数来拟合SRM磁链特性,进而推导出电磁转矩模型.本文借助Matlab软件,搭建了开关磁阻电机直接瞬时转矩控制(DITC)的非线性建模转矩估计系统模型,并进行了仿真,仿真结果表明该模型能很好反映实际的电磁转矩,验证了所建模型的准确性和有效性.     

Lumped Parameter Thermal Model for Axial Flux Switched Reluctance Motors

The accurate prediction of temperature rise in various parts of a machine plays a significant role in ensuring that the machine delivers the required performance avoiding failures that arise due to high temperatures. In this paper, a lumped parameter thermal model is presented for exterior-rotor axial flux switched reluctance motors. Depending on its geometry, each part of the motor is modeled as a thermal equivalent circuit based on general cylindrical or cuboidal components. A total thermal network is obtained by proper connection of these sub-circuits. The model was calibrated by a stationary test; then, running conditions were applied to the model. The sensitivity of the model to the heat transfer coefficients was investigated by considering the effect of the coefficient variation on the estimated steady-state temperatures. Results show that the winding temperature, as the hottest part of the motor, is the most sensitive to the frame-to-ambient heat transfer coefficients.