基于Ansys的开关磁阻起动/发电机转子槽型设计

分析了开关磁阻起动/发电机双凸极结构的优缺点。在有限元仿真分析的基础上,提出了开关磁阻起动/发电机两种槽型结构:填充型转子槽型和流线型转子槽型。利用有限元分析软件Ansys对此两种槽型优化方案与传统电机槽型进行了应力、形变、热场等分析,并对仿真结果进行了对比分析。在不同槽型的热场分析中首次提出了多场联合有限元仿真的温度场分析方法。为开关磁阻电机槽型的设计提供了参考,并对两种槽型的适用场合提供了理论依据。     

开关磁阻起动/发电机设计方法研究

开关磁阻起动/发电机是电动机与发电机的结合体。提出一种将经典电机设计与最新有限元设计相结合的电机设计方法,该方法将传统设计方法的快捷、简便与有限元设计方法的精确、直观等优点相结合。并且采用以发电机性能为主,兼顾起动性能的设计方式;在多场有限元联合仿真的基础上,设计并试制了一台循油冷却开关磁阻起动/发电机。实验证明,该设计方法适合于该类型电机。     

航空高压直流起动/发电机系统非线性建模研究

本文针对开关磁阻电机的严重非线性特点,利用有限元软件分析了一种2.2 kW的三相(12/8)开关磁阻电机的电磁场,并根据得到的磁化曲线、电感曲线以及转矩曲线结合Simulink建立了开关磁阻电机起动和发电过程的非线性模型,联合得到航空高压直流起动/发电机系统的模型,得到了仿真波形。通过分析表明了该模型能很好的模拟航空高压直流起动/发电机的运行过程,从而为下一步航空高压直流电源系统的特定分析提供了一种可行的研究方法。     

开关磁阻电机磁-热耦合仿真分析

采用有限元法对三相18/12开关磁阻电机进行了电磁场与温度场的耦合仿真。应用Ansoft Maxwell软件建立了样机的有限元仿真模型和驱动控制电路,通过瞬态场仿真得出电磁场和铁耗、铜耗分布情况,作为热源耦合到温度场分析模块。采用ANSYS Workbench软件的耦合分析功能,计算了样机的稳态温度场及各主要部件的瞬态温度曲线,并将仿真结果与实验结果进行对比。二者结果基本一致,表明磁热耦合仿真能够准确地分析电机内部的温度分布情况,为今后开关磁阻电机的设计与优化提供了基础。     

SR电机起动转矩的仿真分析与实验

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor)起动性能优良，具有起动电流小而起动转矩大的优点。本文首先从分析开关磁阻电机电磁转矩的基本理论入手，介绍了应用ANSYS软件对开关磁阻电机磁路磁场的仿真；利用仿真计算所得磁化曲线族，对开关磁阻电机的起动转矩进行编程仿真计算；根据仿真计算结果对开关磁阻电机的起动性能进行了详细的分析；比较了两种典型的起动控制方案的优缺点；并提出了改善开关磁阻电机起动性能的几个方案。最后，介绍了开关磁阻电机起动转矩测试台的构成和测试方法；并以一台三相6/4结构开关磁阻样机进行了实验验证，结果和仿真计算十分相似，同时也证明了对开关磁阻电机起动转矩仿真计算的正确性。     

车用六相12/10极开关磁阻起动/发电机系统起动性能分析与仿真

对车用六相12／10开关磁阻起动／发电机系统的起动过程和起动特性进行了分析与仿真。建立了该电机的有限元分析模型，对该电机进行了两维电磁场的有限元分析，得到电机较为精确的模型。并进行了仿真。通过对样机测试取得了满意的结果。     

六相开关磁阻起动/发电机系统的起动特性理论仿真与实验

本文以自行设计和研制的结构新颖的12／10开关磁阻电机为研究对象,根据所选发动机（长安奥拓小型客车三缸汽油发动机）对电机起动、发电及助动的要求,设计了一台2．5kW飞轮式开关磁阻起动／发电机原理样机,采用36／42V直流电源系统,建立了该电机的有限元仿真分析模型,对该电机进行了两维电磁场的有限元分析,得到电机较为精确的模型,结合该电机系统的功率变换电路和控制单元,进行了系统仿真,同时着重对该电机系统的起动过程和起动特性进行了研究和分析,对样机进行了测试并取得了满意的结果,理论分析实测结果基本吻合,表明该电机的设计方法、系统建模和控制策略是合理和可行的。     

开关磁阻电机矩角特性的研究与应用

分析了开关磁阻电机矩角特性的计算方法,在此基础上用有限元磁场计算出开关磁阻电机的磁化曲线族,根据这些数据仿真给定电流下的矩角特性,并分析了矩角特性曲线与电感变化率的关系.设计并制作了一台矩角特性测试平台,试验结果验证了仿真理论的正确性.最后分析了矩角特性在研究开关磁阻电机起动性能等方面的应用,从而指导开关磁阻电机的优化设计.     

高速两相4/2结构SRM锥形转子结构优化设计

针对传统两相4/2结构开关磁阻电机存在转矩死区而无法自起动的问题,提出了一种新型锥形转子结构的开关磁阻电机。首先建立了传统转子结构和锥形转子结构的两相开关磁阻电机静态有限元模型,分别对两种结构开关磁阻电机的电感特性、静态转矩特性进行了对比分析。优化了锥形转子的偏心半径,得到了锥形转子的最优尺寸参数。仿真结果表明所设计锥形4/2结构开关磁阻电机没有转矩死区,具有自起动能力,平均电磁转矩符合高速烘干机的设计要求。最后试制了样机,搭建了控制系统的软硬件平台,进行了样机试验,实测结果验证了设计和控制方案的有效性。     

基于ANSOFT开关磁阻电机建模与控制策略的仿真研究

基于ANSOFT软件建立开关磁阻电机二维和三维有限元模型,采用不同控制策略对开关磁阻电机有限元模型进行动态仿真研究。将有限元仿真结果与MATLAB仿真结果进行比较,结果表明有限元法建立的模型及其驱动系统有利于对电机转矩和磁链特性进行准确分析,同时能指导开关磁阻电机及其控制系统的设计和优化。     

基于JMAG的双通道开关磁阻发电机建模与仿真

介绍了电磁场有限元分析软件JMAG的建模流程。基于此软件,建立了双通道开关磁阻发电机的模型,构建了一个完整的仿真系统。该方法有效利用了JMAG强大的耦合计算功能和后处理功能,考虑到铁心饱和、转子运动以及若干相在同时激励时的互感问题,提高了仿真精度。     

Reliability Analysis of a Switched Reluctance Starter/Generator

In this paper, the combined k-out-of-n : G model and reliability block diagram model is used to analyze the reliability of a switched reluctance starter/generator system. First, the different operational modes of a switched reluctance motor starter/generator are analyzed, and the fault states of the system are briefly described. Then the fault criteria of the system in different operational states are put forward. Secondly, a reliability block diagram model is established to calculate the system-level reliability, and the k-out-of-n : G model is adopted to analyze the reliability of each part of the switched reluctance starter/generator system. To verify effectiveness, the first-order Markov model is also used to analyze the reliability of each part of the switched reluctance starter/generator system. Considering the computational complexity and accuracy of the system, the k-out-of-n : G model is more suitable for system component level reliability analysis. Finally, a 6/4 switched reluctance motor is used as the simulated and experimental platform motor. The final results verify the effectiveness of the reliability analysis model.     

基于自抗扰控制的开关磁阻电机转速闭环性能

基于开关磁阻起动/发电助力控制系统的研究背景,根据该系统具有严重非线性,转速给定多变、负载扰动大、参数变化多的特点,利用自抗扰控制原理设计了开关磁阻电机转速闭环控制系统。采用Matlab仿真软件,建立了该系统的仿真模型,并进行了控制策略设计和参数估算。由仿真结果可知,该系统对外部负载扰动和内部模型参数的变化具有较强鲁棒性能,比传统的PID控制系统动静态性能更优。最后在开关磁阻起动/发电样机平台进行的样机试验表明,自抗扰控制可以实现样机的快速、无超调起动,负载扰动时转速变化小、恢复时间短、转速跟踪快。     

开关磁阻轮毂电机非线性建模及驱动控制仿真

针对开关磁阻轮毂电机气隙偏心产生的不平衡径向力对车辆平顺性造成的不利影响,提出一种基于电流斩波的脉冲调制控制（PWM）的方法抑制开关磁阻轮毂电机不平衡径向力,从根本上改善车辆平顺性。首先通过Ansoft Maxwell 对一台8/6极四相开关磁阻电机进行有限元分析,在获取电机特殊位置电感数据的基础上,采用傅里叶级数拟合的方法建立开关磁阻电机非线性模型,并与有限元分析结果做对比验证了该模型的准确性。在此基础上建立开关磁阻轮毂电机驱动模型和轮毂电机驱动电动汽车机电耦合一体化模型,将所提出基于电流斩波的PWM控制方法与传统电流斩波控制方法对车辆平顺性影响做对比,仿真结果显示基于电流斩波的PWM控制方法能有效降低开关磁阻轮毂电机不平衡径向力的大小,在提高电机输出转矩的同时改善轮毂电机驱动电动汽车平顺性。     

开关磁阻电机绕组气隙建模及最佳气隙宽度确定方法

针对开关磁阻电机定子槽内双绕组间因存在不规则气隙而导致其温度场分析建模困难的问题,提出一种双绕组气隙的改进建模方法。分析了电机双绕组间气隙总截面积的计算方法,研究了双绕组气隙的模型结构与最佳气隙宽度的确定方法,在此基础上建立了开关磁阻电机的三维有限元模型,并采用有限元法对其温度场进行了分析,得到开关磁阻电机的温度场分布,通过对不同气隙宽度下的温度场分析并采用数值拟合方法得到其气隙宽度与相应温度间的函数关系,利用该函数关系及相应的实测温度值,即可得到双绕组气隙模型的最佳气隙宽度,该方法因有效提高了开关磁阻电机温度场分析结果的准确性,因而具有较好的应用价值。     

一种磁阻电机建模与多款软件耦合使用的优势

磁阻电机电感非线性、电磁环境复杂多变,MATLAB对于复杂电磁参数处理能力有限且不能精确反映电机实际运行工况。设计了一款新型磁阻电机并对Maxwell、Simplorer与MATLAB耦合使用的可行性进行研究。通过理论计算、分析,推算了新型磁阻电机的数学模型。基于Motor-CAD搭建电机模型。基于Maxwell对电机参数进行优化并阐述了ECE模型提取过程。基于Simplorer建立了驱动电路模型。基于MATLAB/Simulink建立直接转矩控制（DTC）主电路模型,之后耦合进行联合调试。仿真结果表明基于DTC的新型磁阻电机的转矩脉动更低,多款软件的耦合仿真分析是可行的,且能够精确反应磁阻电机实时工况和任意时刻磁力线分布。丰富了电机设计途径的多样性。     

基于开关磁阻电机的车用ISAD系统研究

针对基于开关磁阻电机的车用ISAD系统,分析其主要工况起动助力发电,提出各工况状态下控制策略并给出仿真波形。同时采用TMS320F240型DSP和EPM7128S型CPLD构成核心控制器,最后以1kW三相6/4开关磁阻电机为样机完成起动助力发电实验,给出了实验波形和分析结论。实验结果表明,提出的控制器及其控制策略是有效的,基于开关磁阻电机的车用ISAD系统在工程实践上是可行的。