基于转子偏心的开关磁阻电机振动性能研究

SRM在加工及装配的过程中会出现不同程度的转子偏心情况,这将会产生不平衡电磁力,从而降低电机性能、引起剧烈的振动及噪声,同时也会加剧轴承的磨损以及偏心程度。因此,转子偏心对SRM振动性能影响研究显得尤为重要。该文将三个不同的电机模型导入Ansoft Maxwell中进行仿真,从而得出径向磁密、不平衡电磁力以及电磁转矩等,后将其结果作为激励源导入Ansys Workbench中进行谐响应分析,得出定子上的应力分布情况,从而对定子进行分析。结果表明,辅助槽可有效降低径向力,抑制振动,但转矩脉动会有所上升,同样转子偏心也会加剧电机振动。     

基于转子齿两侧开槽的开关磁阻电机振动抑制方法研究

振动的抑制是近年来开关磁阻电机研究的热门领域。该文提出一种在转子齿两侧开槽的方法,通过改变转子齿形来改变转子表面气隙磁密的方向,可以减小气隙中的径向磁密,同时增大切向磁密,达到抑制电磁振动的目的。利用二维瞬态有限元法,验证了转子齿两侧开槽对径向力波的削弱和转矩脉动的抑制效果,研究了开槽尺寸变化对仿真结果的影响规律,并对5.5k W、1000r/min、12/8极开关磁阻电机的开槽参数进行了优化,进行了样机的试制和试验。试验结果表明:该方法对开关磁阻电机的电磁振动有较好的抑制效果,但对电机的运行效率有一定影响。     

基于ANSYS的开关磁阻电机定子振动模态分析

分析电磁噪声产生机理及定子振动模态理论,基于有限元法的计算原理,利用软件ANSYSWorkbench中模态分析计算出SRM定子在无任何约束情况下自由振动的振型和固有频率,使固有频率避开主要力波频率,能有效降低因共振引起的振动噪声.     

基于MOPSO的BSRM两步换相时间间隔优化

将抑制开关磁阻电机(SRM)换相冲击振动的两步换相法引入无轴承SRM(BSRM),从时域和频域两个角度,研究了两步换相时间间隔对BSRM相电流、定子极径向力和振动加速度的影响,提出了基于多目标粒子群(MOPSO)算法的BSRM两步换相时间间隔优化方法,以从总体上最大限度地降低BSRM定子的换相冲击振动.     

基于等效磁网络法的混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机建模研究

提出了一种混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)的等效磁网络模型,此模型可以分析电机悬浮和转矩绕组的磁链、电感及悬浮力和转矩等静态特性。等效磁网络法(EMN)不仅能保证一定的精度,而且比有限元法(FEM)节省时间。基于一种24/16/8极混合励磁双定子BSRM建立EMN模型,推算出电机定转子齿部、轭部以及气隙磁导的计算公式。建立矩阵方程,求解出各部分的磁通密度,进而求出悬浮和转矩绕组的磁链、电感以及悬浮力和转矩特性,和FEM求解的结果进行对比。可以发现EMN模型求解出的电磁特性和FEM分析的结果吻合效果很好,进一步证明了所建模型的有效性。     

定子绕组匝间短路对发电机定转子径向振动特性的影响

分析了定子绕组匝间短路故障时发电机定转子径向振动特性，首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征，计算得到气隙磁密、气隙磁导和气隙磁场能量的表达式，然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性，最终得到定转子径向振动特征。并实测了MJF-30-6型模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号，与理论分析结果基本吻合。另一方面也揭示了诸如绕组短路的电气故障与发电机机械振动之间的关系，指出了发电机径向振动特征与发电机电参数一样，也可作为诊断发电机绕组故障的依据。     

转子匝间短路对发电机定转子振动特性的影响

分析了转子匝间短路故障时发电机定转子径向振动特性。具体过程为首先分析短路后气隙磁场变化，计算得到气隙磁导和气隙磁密的表达式，然后得到作用于转子的不平衡力特性和作用于定子的脉振电磁力特性，最终得到定转子径向振动特征。对于转子，故障将激发工频振动；对于一对极发电机的定子，2倍机械转频振动下降；对于多对极发电机的定子，工频、2倍频振动增加。同时实测了SDF-9型、MJF-30-6型发电机振动信号，测试值与理论分析结果基本吻合。     

双定子磁悬浮开关磁阻电机的转子位置角自检测EI北大核心CSCD

以一种双定子磁悬浮开关磁阻电机为研究对象,该电机的悬浮力绕组和转矩绕组分别绕制在内、外定子上,两绕组独立控制,可以减小系统的控制难度。针对其安装传统位置传感器容易导致系统体积、成本和复杂度增加,适应性和可靠性降低的问题,该文研究了基于转矩绕组动态电感模型的转子位置自检测方法,并且利用转矩绕组电压脉冲激励法确定电机起动时转子的初始位置。该方法物理意义明确,适用的转速范围宽,对处理器实时运算速度的要求也不高,比较容易工程实现。最后,实验结果表明该方法能较准确地估计该双定子磁悬浮开关磁阻电机的位置。     

基于电感特殊位置点的开关磁阻电机转子位置检测及误差补偿

针对开关磁阻电机(SRM)电感特殊点无位置控制方法受磁饱和的影响,导致三相电感交点(即特殊点)偏移使位置估计不准确的问题,提出了带有误差补偿的电感特殊点无位置控制方法。该方法针对交点偏移提出了补偿策略,在不同负载转矩下分别测量了电感曲线交点所对应的角度,并采用傅里叶拟合建立了负载转矩与角度的函数关系,进而推算出要补偿的角度误差。在磁饱和的情况下,通过误差补偿来减小交点偏移导致的误差,使位置估计更加准确。为了验证所提算法的有效性和正确性,以一台三相12/8极SRM为控制对象,对新方案和传统方案分别进行了仿真和实验。结果表明,新方案有效地减小了交点偏移导致的误差,使转子位置估计更加准确。     

新型混合励磁磁悬浮开关磁阻电机基础研究

为了实现磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)转矩和悬浮力的自然解耦,提出了一种新型混合励磁磁悬浮开关磁阻电机(HEBSRM)。新型HEBSRM由12/14极BSRM、环形永磁体和径向磁轴承三部分组成。12/14极BSRM的转矩极和悬浮极之间嵌有隔磁环,使转矩磁通路径完全独立于悬浮磁通路径,从而在结构上实现转矩与悬浮力解耦。此外,详细推导了电机径向悬浮力的数学模型,并且通过有限元分析验证了新型HEBSRM结构的合理性。     

一种12/8极单绕组BSRMWR的转矩脉动控制策略

无轴承开关磁阻电机(BSRM)由于其定、转子的双凸结构和脉冲式的电源供电方式,存在转矩脉动较大的问题,选择合适的开通角与关断角有望改善其转矩性能。针对宽转子齿无轴承开关磁阻电机(BSRMWR),提出了一种改善型控制算法。该算法通过分析换相时的绕组上升与下降电流,在保证悬浮力跟踪良好的前提下,调节换相时的开通角与关断角,以达到抑制其转矩脉动的目的。基于该电机磁阻的双相导通原理,建立转矩和悬浮力的数学模型,分析了该控制策略的基本原理,给出了其参数计算方法。仿真结果验证了该控制算法的可行性和有效性。     

磁悬浮开关磁阻电机直接逆/修正逆全域解耦控制

针对磁悬浮开关磁阻电机模型强耦合、非线性和不完全可逆问题,论文研究了一种基于直接逆/修正逆的磁悬浮开关磁阻电机全域解耦控制方法。该方法通过对电机模型的可逆性分析,将工作区域划分为可逆域和不可逆域;然后在可逆域构造直接逆模型,而在不可逆域则通过选取和修正反馈变量,构造出满足可逆条件的修正逆模型,进而将直接逆和修正逆模型串联与磁悬浮开关磁阻电机之前,将其解耦成2个位移子系统和1个速度子系统。在此基础上,对解耦后的位移、速度子系统进行闭环综合,以提高系统的控制性能。最后,通过试验对所提算法在可逆域和不可逆域的可行性进行了验证,结果表明所提算法可以实现电机全域内的高性能解耦控制,且控制系统具有较好的悬浮、调速性能。     

抑制开关磁阻电机振动的结构设计研究

开关磁阻电机(SRM)应用于众多领域,但是本身的结构使其比其他传统电机有更大的振动和噪声,因此抑制SRM振动仍是研究的热门领域。为了抑制电机的振动,设计了一种新型的电机结构,即在转子两侧开孔,并在此基础上对定子齿顶开槽。以一台7.5 kW、1 500 r/min、12/8极SRM为例,通过有限元分析仿真,对新型电机结构进行参数化计算,并得到最优结构。在保证平均转矩基本保持不变的情况下,减小了转矩脉动以及径向力。与原始电机相比,转矩脉动系数下降了16.01%,径向力峰值下降了19.96%。因此,证明了该方法对SRM振动抑制有较好的效果,对后续SRM设计及控制具有一定的借鉴意义。     

无轴承开关磁阻电机转子质量偏心补偿控制

由于机械不平衡原因,无轴承开关磁阻电机存在转子质量偏心的问题,这会导致额外的不平衡径向磁拉力,从而使电机的悬浮精度变差,这也是限制电机高速时转速进一步提升的重要因素。分析转子质量偏心对电机悬浮性能的影响,介绍悬浮转子振动控制原理,设计基于最小均方（least—mean—square,LMS）算法的白适应凹陷滤波器,将其加入到无轴承开关磁阻电机（bearinglessswitchedreluctancemotor,BSRIV1）系统中,利用Matlab／Simulink对该振动控制方法进行仿真研究,最后在一台实验样机上进行实验验证。结果表明,基于LMS算法的白适应凹陷滤波器能够在不同的电机转速条件下有效补偿转子的同频振动位移,抑制转子偏心振动,提高转子悬浮精度。     

无轴承开关磁阻电机的减振控制策略

脉动的径向电磁力导致的定子振动问题阻碍了磁阻电机的推广应用。该文研究了一种利于减小无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor，BSRM)定子电磁振动的悬浮运行控制策略。该控制策略在保证电机转子悬浮所需悬浮力一定的前提下，以减小定子极受到的径向电磁力为控制依据。基于悬浮运行原理和数学模型，叙述了减振控制策略的基本原理；推导了主绕组电流、悬浮绕组电流、开通关断角等电机相关控制参数的计算方法；并给出了系统控制框图。仿真和实验结果均证实了新的控制策略不仅能实现电机的稳定悬浮旋转运行，同时有利于减小 BSRM 定子电磁振动，验证了理论分析的正确性和可行性。     

基于有限元法的磁悬浮开关磁阻电机数学模型

当电机高速运行时，为避免机械磨损，采用电磁力进行悬浮支撑，而磁轴承占用轴向空间，限制临界转速。磁悬浮开关磁阻电机利用电机定子与轴承机械结构的相似性，在原有的电机定子绕组上附加一套径向力绕组，通过一定的控制策略，同时实现电机的旋转和悬浮。该文在利用有限元软件Ansoft/ Maxwell 2D分析磁悬浮开关磁阻电机磁场的基础上，结合等效磁回路法并根据虚位移定理，推导出磁悬浮开关磁阻电机在考虑a、b轴方向径向偏移及其耦合时的径向力和转矩的数学模型，并用有限元分析结果验证了该模型的正确性和有效性。     

磁悬浮开关磁阻电机转子位移/位置观测器设计

为探索磁悬浮开关磁阻电机高性能无传感器控制,研究了一种基于最小二乘支持向量机的转子位移/位置观测器设计方法。该方法在对磁悬浮开关磁阻电机数学模型进行状态空间变换的基础上,采用最小二乘支持向量机设计转子位移/位置观测器。阐述了观测器设计原理,对观测器的稳定性进行分析,给出了观测器离线训练和在线学习的实施步骤。最后通过仿真和实验对所提方法进行了验证。结果表明,所设计观测器具备较好的观测效果,能够实时准确地观测出转子位移和位置,从而可实现无传感器控制。