双极性励磁双通道开关磁阻电机的电磁性能研究

在分析双通道开关磁阻电机单极性不对称励磁方式时不同通道间相邻相互感作用的基础上,提出双极性增磁和双极性弱磁两种双通道开关磁阻电机励磁方法,并说明基本工作原理。基于场路耦合有限元模型分析单极性不对称励磁、双极性弱磁和双极性增磁励磁方式时双通道开关磁阻电机的磁场特性,求解三种不同励磁方式时双通道开关磁阻电机的电流、转矩、铜耗和铁耗等电磁性能并进行了对比分析。研究结果表明,双极性弱磁和增磁励磁控制时,比双通道开关磁阻电机单极性励磁时输出对称性好,且单位铁耗下输出功率大,综合比较,双极性弱磁控制时双通道开关磁阻电机性能最优。     

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%.     

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...     

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。     

矢量控制的双绕组磁阻电机电磁特性分析

针对开关磁阻电机单极性电流励磁引起转矩波动大的问题,采用新型结构双绕组磁阻电机,通过矢量控制实现电枢电流正弦变化。基于Simplorer+Maxwell对双绕组磁阻电机与开关磁阻电机在电磁特性方面进行了对比分析。仿真实验表明:与传统开关磁阻电机相比,双绕组磁阻电机输出电流波形接近正弦波,磁势谐波成分少,转矩波动小,转矩密度大,电磁特性更好的优势。     

新型轴向磁通双凸极无刷直流电机研究

针对传统开关磁阻电机存在输出转矩低的问题,本文介绍的新型轴向磁通双凸极无刷直流电机是一种在传统无刷直流电机的基础上结合开关磁阻电机的工作特性,用通电激磁线圈实现增磁、弱磁,控制输出转矩扩大电机调速范围作用的新型电机。在阐述新型电机结构和工作原理的基础上,分析了新型电机极弧的适用范围和激磁线圈调磁能力,并详细比较了新型电机与传统开关磁阻电机励磁方式及电磁转矩的差异。仿真结果表明,新型轴向磁通双凸极无刷直流电机的输出转矩有一定程度的提高。     

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。     

新型两相同步对称励磁模式开关磁阻电机及其转矩特性

电动汽车用开关磁阻电机转矩特性对电动汽车整车动力性能与乘坐舒适性能起着至关重要的作用。为了降低开关磁阻电机传统绕线布置形式进行两相同步励磁控制模式时的转矩脉动,提高其输出转矩,在揭示了传统绕线方式两相同步励磁时转矩不对称问题的基础上,通过改变电机绕组绕线方式,提出了一种新型两相同步对称励磁模式;针对建立的新型励磁模式电机电磁模型,利用数值计算方法得到了该模式下电磁转矩特性曲线,并以单相励磁模式为参考进行了对比分析。设计了新型励磁模式开关磁阻电机电磁转矩特性测试实验,实验结果验证了提出的新型励磁模式的有效性。     

基于三相全桥电路控制的开关磁阻电机铁耗计算

基于三相全桥电路控制的开关磁阻电机为双凸极铁心结构,采用脉冲式电源供电,铁心磁密波形严重非正弦,且不同铁心部分的磁密特征有明显差异,增加了开关磁阻电机的铁耗计算难度,为此提出一种考虑直流偏置和小磁滞回环影响的开关磁阻电机铁耗计算方法。     

基于三相全桥电路控制的开关磁阻电机铁耗计算

基于三相全桥电路控制的开关磁阻电机为双凸极铁心结构,采用脉冲式电源供电,铁心磁密波形严重非正弦,且不同铁心部分的磁密特征有明显差异,增加了开关磁阻电机的铁耗计算难度,为此提出一种考虑直流偏置和小磁滞回环影响的开关磁阻电机铁耗计算方法。     

高速开关磁阻电动机用非晶定子铁心及磁性能

为了分析非晶电机铁心磁特性及其对开关磁阻电动机性能影响,分别用叠块法和冲片法试制了800W,35000r/min高速开关磁阻电动机用非晶定子铁心并测试其磁特性,将具有非晶叠块定子铁心的电机静态性能和负载运行性能与硅钢电机做了对比测试。结果表明,非晶合金铁心具有高磁导率、低损耗特性,但受材料性能及加工过程影响,其饱和磁密及叠压系数均低于硅钢铁心。非晶铁心可提高开关磁阻电动机在高频下的相电感峰值,并显著降低电机在高速运转条件下铁心损耗及温升。该研究结果可为高效、高速非晶开关磁阻电动机设计和优化提供参考。     

基于定转子开窗的混合励磁双定子BSRM振动抑制

无轴承开关磁阻电机(BSRM)由于容错性高、损耗小、效率高等优点在工业领域已得到广泛应用,但电机运行时振动会限制其在某些领域的应用。以混合励磁双定子BSRM为研究对象引入一种在定转子齿部开窗的方法,通过改变外定子或转子铁心磁阻大小,可以减小气隙中的磁密大小,达到减小电磁振动的目的。采用电磁有限元法与正交试验法优化窗口的位置和尺寸,验证转子开窗对外定子径向力和转矩的影响,最后通过模态叠加法验证转子开窗对振动响应的影响。结果表明,该方法对混合励磁双定子BSRM电磁振动有较好的抑制效果但对电机转矩有一定影响。     

基于双极性功率变换器的开关磁阻电机DITC控制

开关磁阻电机一般采用不对称半桥功率变换器,相对于电压源型逆变器VSI系统成本较高。双极性变换器在标准VSI的基础上增加1个桥臂,使开关磁阻电机绕组的退磁和励磁的电压都能达到直流侧幅值,同时大大降低了系统成本。提出了基于双极性功率变换器开关磁阻电机直接瞬时转矩控制方法,给出了双极性变换器DITC控制不同开关状态选择依据,分析了不同工作状态下电流变化情况。最后对所提方法进行实验,验证了其有效性。     

角度位置控制时开关磁阻电动机的磁通波形及损耗计算

对开关磁阻电动机的磁场进行了分析,得到了电机铁心各部分的磁通密度波形及变化规律.在磁场分析所得数据的基础上,对磁密波形进行了傅里叶级数分解,把非正弦磁密波形分解和转化为一系列不同频率的正弦波形,由此计算出开关磁阻电动机铁损中的涡流损耗与磁滞损耗,并在传统数学模型分析的基础上加上了修正因子.最后对一台2.2 kW的开关磁阻电动机进行了铁耗和其它损耗计算,比较了电机磁场的谐波含量对铁心损耗的影响,为减少开关磁阻电动机铁心损耗、提高电机的效率及优化设计提供了理论基础.     

无刷交流电励磁磁通切换电机电磁性能研究

开关磁阻电机具有转子结构简单坚固、无励磁源的优点,为实现其全周期工作方式和定子磁链的双极性变化,提出一种电励磁磁通切换电机拓扑,通过在定子齿开槽,嵌入励磁绕组,实现电机的全周期工作能力.介绍电机的工作原理、磁通切换方式和基本参数尺寸设计,重点与分裂绕组开关磁阻电机(全周期工作)的电磁性能进行对比研究.有限元仿真结果和样...     

混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机电磁特性分析

针对传统电励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机受内定子尺寸限制,不能产生较大悬浮力的问题,提出一种新型混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机,将电励磁与高性能稀土永磁材料相结合,提高径向承载能力。在分析该电机结构与工作原理的基础上,构建等效磁路并进行分析计算,获得悬浮力计算模型;利用有限元方法仿真分析电机的静态电磁特性,如悬浮力特性、电感特性、转矩特性、偏心特性、永磁体对电磁性能的影响,并与传统电励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机的悬浮力特性进行比较,仿真结果验证了所提出电机在结构上能够实现悬浮力与转矩的解耦,同时具有较大的径向承载能力。     

转子斜极对永磁开关磁链电机性能影响的研究

永磁开关磁链电机兼具开关磁阻电机和永磁无刷电机的优点，结构简单、转矩和能量密度大、效率高，而且具有良好的弱磁能力。但是这种电机的齿槽定位转矩或不对称径向力一般也比较高。分析了转子斜极对其不对称径向力、齿槽定位转矩和反电势等性能的影响，并用两种不同结构的电机进行对比研究。研究表明，采用合适角度的转子斜极可以使电机各项性能得到明显改善。     

双通道开关磁阻起动/发电机系统建模与仿真

针对双通道开关磁阻电机运行时两个通道存在强烈电磁耦合的特点,提出一种双通道开关磁阻电机的建模方法.基于有限元模型,对双通道开关磁阻电机的磁场进行有限元分析,建立考虑互感耦合影响的双通道开关磁阻电机的非线性数学模型,对电机在不同工作模式下的稳态和动态特性进行对比仿真分析.搭建以功率变换器和DSP为核心的控制系统实验平台,...     

定子混合励磁开关磁链电机调磁能力优化及比较

通过对两种12/10混合励磁开关磁链(HESFPM)电机的比较,研究了不同定子结构混合励磁电机的调磁性能。第一种混合励磁开关磁链电机(HESFPM-1)选择直流励磁绕组来代替部分永磁体,而第二种电机(HESFPM-2)将直流励磁绕组放置在传统的开关磁链电机的定子轭部。HESFPM-2电机的直流励磁绕组槽面积更大,该电机具有更好的弱磁和增磁能力。在电机设计中,HESFPM-2电机的槽面积比具有较宽的范围,因此电机设计更加灵活。比较了两种混合励磁开关磁链电机在不同永磁体长度、宽度以及定子齿宽下,电机的转矩和调磁性能。通过有限元分析和实验样机对HESFPM-2电机的调磁性能进行了验证,结果表明,有限元仿真结果与实验结果有较好的一致性。     

基于定点谐波平衡法的铁心磁滞与损耗特性分析

利用叠片铁心模型进行正弦励磁和直流偏磁励磁下的实验,得到相应的磁滞回线和铁心损耗。在基于B-H-M的磁场本构关系中引入定点磁阻率νFP,解决了数值计算中传统磁阻率ν的不连续性问题。利用基于损耗函数的磁滞模型模拟无偏磁和有偏磁条件下铁心的磁滞效应。将定点技术与损耗函数磁滞模型相结合,并应用于谐波平衡有限元计算,在考虑磁滞效应的基础上,对绕组励磁电流和铁心内的非线性磁场进行计算。基于计算结果,得到了各种励磁条件下铁心内不同区域的磁滞特性和损耗特性,分析了不同励磁形式对铁心磁滞特性和损耗分布的影响。