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...     

开关磁阻电机磁通波形与铁耗计算

对开关磁阻电机的磁通波形进行了分析。得到了电机各部分平均磁通的数学表达式；然后对平均磁密波形进行傅里叶级数分解，把非正弦磁密波形分解和转化为一系列不同频率的正弦磁密波形。对于磁滞损耗，采用考虑了小滞环的磁滞损耗计算数学模型进行计算。对于涡流损耗，在采用传统正弦磁通波形计算公式的基础上，加上涡流损耗修正因子计算。最后对一台6／4结构的开关磁阻电机进行了铁耗计算，同时将计算结果与采用有限元法的结果进行了比较。验证了该方法的正确性。     

整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有高速运行时低风（油）阻和低铁心损耗等优点,特别适合用于航天航空驱动系统。根据整距绕组分块转子开关磁阻电机的基本工作原理,结合输出功率与平均转矩的关系,将绕组电流等效为方波,推导出了整距绕组分块转子开关磁阻电机的主体尺寸计算公式;基于电机定转子未对齐位置和对齐位置的电磁特性,以及整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁特点,确定了定、转子极弧系数选取的规则;同时分析了绕组匝数等主要尺寸的选取的规则;最后,基于上述方法优化设计了一台实验样机,并通过有限元仿真及实验验证了整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计方法的正确性。     

开关磁阻电机磁通波形与铁耗计算

对开关磁阻电机的磁通波形进行了分析,得到了电机各部分平均磁通的数学表达式;然后对平均磁密波形进行傅里叶级数分解,把非正弦磁密波形分解和转化为一系列不同频率的正弦磁密波形。对于磁滞损耗,采用考虑了小滞环的磁滞损耗计算数学模型进行计算。对于涡流损耗,在采用传统正弦磁通波形计算公式的基础上,加上涡流损耗修正因子计算。最后对一台6/4结构的开关磁阻电机进行了铁耗计算,同时将计算结果与采用有限元法的结果进行了比较,验证了该方法的正确性。     

开关磁阻电机转子动力学建模与分析

超高速电机和普通电机相比,在功率密度、体积重量和传动效率上具有明显的优势,在航空航天、能源、高速加工等军事和民用领域具有广泛的应用前景。由于开关磁阻电机(SRM)具有结构简单坚固,转子上无永磁体和绕组,对高温等恶劣环境适应能力强等优点,最具开发成超高速电机的潜力。转子动力学设计是旋转机械设计中的重要环节。本文计算了开关磁阻电机偏心转子在各种电流和偏心度下的不平衡磁拉力,并在此基础上提出了开关磁阻电机不平衡磁拉力特有的脉冲性。作者建立了开关磁阻电机转子动力学模型,实现离心力和电磁力的解耦,并进行了一系列的仿真,为高速开关磁阻电机的设计提供参考依据。     

开关磁阻电机的损耗针算

损耗计算是研究电机效率的基础。本文讨论了开关磁阻电机铜耗、铁耗、机械损耗和杂散损耗的计算方法，给出了适于解析计算的各种损耗计算公式，为设计开关磁阻电机时估算效率提供了条件。     

转子结构对轴向磁通开关磁阻电机的影响分析

轴向磁通开关磁阻电机具有传统开关磁阻电机和轴向磁通电机的优点,能够适用于许多场合.考虑到工程样机装配过程中转子磁极的固定问题,在转子中引入凸台结构.研究了理想状态下轴向磁通开关磁阻电机定、转子极弧系数和转子厚度对电机性能的影响;在保证定、转子极弧系数和转子厚度不变的前提下,对引入的凸台结构进行分析,选取了最佳的凸台厚度...     

开关磁阻电机转子位置检测技术综述(一)

开关磁阻电机是一种先进的机电一体化装置,它具有结构简单、造价低廉、机体坚固、可靠性高、调速范围广等优点,在工业应用中受到青睐。该文根据开关磁阻电机控制特点,分析了开关磁阻电机转特点、工作原理及传统转子位置检测方法,结合国内外基于开关磁阻电机转子位置检测的相关文献,综述了开关磁阻电机转子位置检测技术发展概况,并分析了每种检测技术的优缺点。     

开关磁阻电机转子位置检测技术综述(二)

开关磁阻电机是一种先进的机电一体化装置,它具有结构简单、造价低廉、机体坚固、可靠性高、调速范围广等优点,在工业应用中受到青睐。该文根据开关磁阻电机控制特点,分析了开关磁阻电机转子特点、工作原理及传统转子位置检测方法,结合国内外基于开关磁阻电机转子位置检测的相关文献,综述了开关磁阻电机转子位置检测技术发展概况,并分析了每种检测技术的优缺点。     

开关磁阻电机原理

磁阻电机是指电机各磁路的磁阻随转子位置而改变，因而电机的磁场能量也将随转子位置的变化而变化，并将磁能变换成机械能。这种结构与步进电动机相似，开关磁阻电动机的运行亦遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合。而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的主轴线与磁场的主轴线重合。当定子极励磁时，所产生的磁力会力图使转子旋转到转子极轴线与定子极轴线重合的位置，并使励磁绕组的电感最大。若以中定、转子所对的位置作为起始位置，然后依次给四相绕组通电，转子会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转：反之，则转子会沿顺时针方式转动。可见，开关磁阻电动机的转向与相绕组的电流方向无关，而仅取决于相绕组通电的顺序。     

磁网络模型在两相激磁开关磁阻电机中的应用

针对两相激磁开关磁阻电机（TPESR电机）初始设计中采用有限元方法速度太慢的问题,建立了TPESR电机的非线性变结构等效磁网络模型以提高设计效率,提出了一种气隙磁导的计算方法和局部饱和的处理技术。利用该模型对TPESR电机进行了磁场特性的分析,并且和有限元计算及试验结果做了比较。结果证明,磁网络模型的计算速度要远高于有限元,而精确度基本满足要求．适于进行电机初始设计。     

无轴承开关磁阻电机径向电磁力模型

针对现有无轴承开关磁阻电机数学模型忽略磁饱和或对磁饱和考虑不充分的不足,将麦克斯韦张量法和磁路分析法结合起来,提出了一种计算无轴承开关磁阻电机径向电磁力的方法.该方法考虑了电机运行过程中磁饱和以及转子的偏心位移,能够准确的描述电机径向电磁力的特性,为电机运行状态的离线分析和电机的设计提供了更为可靠的理论依据;该模型同时为无轴承开关磁阻电机电磁振动和噪声的预测与控制提供了理论依据.以一台实验样机为例,建立了考虑磁饱和的无轴承开关磁电机有限元分析模型.仿真结果证明了该解析模型的有效性.     

四相SRM驱动系统两相励磁功率因数校正研究

针对开关磁阻电机传统功率拓扑结构电源侧电流畸变严重,功率因数较低的问题,通过将电容后置,并且增加相应的开关管和二极管,提出一种功率拓扑结构,将其应用于两相励磁条件下的四相SRM进行功率因数校正.对该功率拓扑结构及其电容补偿方案进行了机理分析,基于Matlab/SIMULINK构建了四相开关磁阻电机驱动系统两相导通模式功...     

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.     

磁链模型的双开关磁阻电机无位置传感器控制

针对开关磁阻电机( SRM)转子位置传感器带来的成本提高、可靠性降低的问题,研究双SRM无传感器控制.利用SRM两个特殊位置的磁链特性,建立非线性磁链解析模型,给出磁链模型中的参数计算方法,提出双开关磁阻电机无位置传感器控制策略.以TMS320F2812 DSP为控制核心,搭建两台18.5 kW SRM控制器,并实现双...     

基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题,研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段,对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿,对后一相绕组的转矩分配函数不做处理;在换相的结束阶段,对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿,对前一相绕组转矩分配函数不做处理,从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性,以一台750 W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验,结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。     

On‐line estimation of switched reluctance motor parameters

This paper addresses the problem of on‐line parameter estimation of switched reluctance motors and provides, to the best of the authors' knowledge, the first result that takes into account the dynamics of both electrical and mechanical subsystems. Based on a widely‐used standard model of the motor and establishing a reasonable structure for modeling the unknown load torque, a linear parametric model is derived and a 2‐stage identification scheme is proposed and implemented with the recursive least‐squares algorithm with forgetting factor. It is assumed that stator voltages and currents and rotor position and speed are available through measurements. Numerical simulations and experimental tests are included for a 3‐phase 12/8 switched reluctance motor. The results show a good performance of the proposed methodology, and the estimated parameters are validated through their use in a closed‐loop control scheme. Key features of the proposed solution are that it does not rely on locked‐rotor tests nor does it assume previous knowledge of the magnetization curves of the motor. The estimation scheme is intended to improve the performance and efficiency of currently available control algorithms, and it is potentially useful for the design of selfcommissioning switched reluctance drives, ie, drives that can automatically adjust the controller parameters for a wide range of motors and loads.     

开关磁阻电动机互感特性及其对转矩的影响

开关磁阻电动机在两相励磁的工作条件下,定转子轭部磁场高度饱和使每相磁链有所减小.通过引入互感的方法可以定量计算磁链的减小量,并给出了互感计算式,利用有限元法分析了一台样机互感随转子位置和电流的变化规律,理论推导了互感对平均转矩影响的程度,研究了四相8/6极开关磁阻电动机稳态转矩波形在两种绕组连接方式下的不规则特性,结合互感特性,提出了改变不对称相绕组参数的技术方案.研究结果表明:电磁参数优化后,开关磁阻电动机的最小转矩和平均转矩均得以提高,转矩脉动减小,转矩波形规则.     

高容错性模块化定子开关磁阻电机

为了进一步提高开关磁阻电机的容错能力,在总结现有结构的模块化定子开关磁阻电机的基础上,提出了"C"形模块化定子开关磁阻电机,"E"形模块化定子开关磁阻电机和混合气隙模块化定子开关磁阻电机,结合结构示意图和磁路图介绍了以上3种模块化定子开关磁阻电机的基本机构和工作原理,研究对比了各种结构的特点,分析结果表明以上3种新型结构的模块化定子开关磁阻电机的制造成本低,维修方便,且由于定子磁极间在电路、磁路和结构上独立,所以电气隔离、磁隔离以及热隔离的能力强,可靠性及容错性能非常好,适合用于多电/全电飞机的电力作动系统.     

一种开关磁阻电机非线性磁链与转矩建模方法

开关磁阻电机(SRM)由于磁化曲线高度饱和非线性的特点,造成传统的电机性能分析和建模方法很难运用到SRM中。根据SRM磁链曲线的特点,提出了一种带修正因子的反正切函数来建立SRM模型的方法。在获得SRM 5个特殊转子位置处的9个磁链数据点的基础上,利用傅立叶级数分解和反正切函数来拟合SRM的磁链特性,并推导出电感和电磁转矩模型。该模型函数表达式简单、系数修改方便、计算精度高,并且能够直观的反映SRM的磁链、电感和转矩变化情况。以一台550 W、6/4极SRM为例,进行了仿真与实验比较,结果表明该模型能够很好的反映SRM的实际工作状况,验证了所建模型的精确性和有效性。