外转子聚磁式横向磁通永磁电机设计

与传统永磁电机相比,横向磁通永磁电机(TFPM)具有更高的转矩密度,但存在漏磁与齿槽转矩较大等不足。为此,开展了兼顾抑制漏磁和齿槽转矩的表贴式TFPM设计与优化的有限元分析及实验证实的研究工作,但是该方案实际存在辅助定子固定困难的不足,迫切需要开展在体积及永磁体用量近乎均等的条件下,实现不逊色于具有辅助定子表贴式TFPM性能的横向磁通永磁电机的设计工作。论文提出了一种无辅助定子的聚磁式TFPM拓扑,首先基于有限元分析(FEA)确定了兼顾抑制漏磁和齿槽转矩的定子齿宽,再使用定子斜齿进一步地抑制聚磁式TFPM的齿槽转矩,并通过FEA验证了聚磁式TFPM设计方案的合理有效性。     

四相平板式TFPM正弦波驱动研究

针对四相平板式TFPM在运行时存在转矩脉动、转换效率低的问题,根据电机本身的反电动势波形,提出一种新型正弦脉宽调制(SPWM)控制方法.在分析四相平板式TFPM工作原理和驱动方式的基础上,采用SPWM的控制方法并以135°的导电模式驱动电机.实验结果表明,SPWM控制方法能提高电机的转换效率,在低转速时,转换效率提高8％;在额定转速下,转换效率提高11％,并能减小电机的转矩脉动.     

混合铁心横向磁通永磁电机的设计与分析

阐述了横向磁通永磁电机(transverse flux permanent magnet motor,TFPM)的结构特点与软磁复合(soft magnetic composite,SMC)材料的优点,提出硅钢、SMC结合的混合铁心TFPM.为了分析电机转矩及其影响因素,推导了转矩解析公式.基于3D有限元模型,通过静态磁场分析求出了式中永磁体磁链幅值及线圈电感2个变量;通过瞬态磁场分析,得到了电机的空载电动势、空载磁链、一相转矩及其平均值,转矩有限元结果与解析结果一致.样机测得的空载电动势验证了分析的正确性.结果表明,混合铁心TFPM不但结构简单、加工方便,而且转矩密度高、易于模块化.     

多相聚磁式横磁通永磁电机的自定位力矩研究

横磁通永磁电机研究日益得到广泛关注,然而其自定位力矩造成的机械震动、噪音污染不容忽视。该文在总结现有横磁通永磁电机结构特点的基础上,提出一种多相聚磁式组合定子横磁通永磁电机拓扑,并采用三维等效磁网络法进行了样机磁场分析和性能计算,结果证明在轴向和径向进行多相合成设计可以在提高电机输出功率的同时使部分自定位力矩相互抵消,有效抑制转矩脉动,适宜在低速、大功率、直接驱动的工业和军事领域推广应用。并基于分析结果研制了一台四相TFPM样机,实验测量和仿真结果的一致性证明了设计方法的正确性和有效性。     

感应电机最大效率控制规律研究

从静止坐标系下感应电机等效电路出发,在研究磁链定向下感应电机损耗模型的基础上,对电机最大效率控制进行了仿真研究,详细研究了最大效率控制策略下的电机各个参量和各种损耗的变化及关系,并且与不考虑效率情况下的控制方式进行了比较。对仿真结果进行了分析,结果表明文中控制策略能够使感应电机运行效率明显提高。     

直线电机拖动机构的研究

应用Ansoft工程电磁场有限元分析软件对直线电机拖动机构进行仿真,对机构的磁场强度及电磁力进行仿真,将电磁力的仿真结果与试验数据进行比对,并分析了误差产生的原因.结果表明:仿真与试验数据趋向一致,在双线圈的三种主要控制方式中得出了最优的控制方法,此结果对以后的直线电机拖动机构设计有很重要的参考价值.     

开关磁阻电机及控制系统仿真与建模

开关磁阻电机(SRM)应用广泛,但由于电机内部磁场的非线性和相电流难以解析等问题,因此高精确度的建模和仿真较为困难。电机及驱动系统建模的研究直接影响到电机的优化设计、动静态性能分析、控制策略的评估等。为此,介绍了一种SRM及控制系统的建模方法,利用Flux有限元软件搭建的电机本体模型与MATLAB搭建的控制系统进行联合仿真。通过试验,测得电机在不同运行状态下的电流波形,并与仿真结果比较。结果表明:不同控制方式下的电流波形与仿真结果一致,是一种行之有效的建模手段。     

小型蠕动泵用直线振荡电机的数学模型研究

对应用于小型蠕动泵中的直线振荡电机进行分析,推导其数学模型,并采用有限元分析方法对同类型的直线振荡电机进行推力仿真,提取动力特性,得到了在不同电流密度和动子位移下的电磁推力,并用数学公式表示。由模型得到的计算结果和仿真结果相吻合,证明了该模型的正确性,并为该类电机的优化设计和控制提供参考。     

径向驱动式啮合电机建模与仿真研究

针对一种改进的径向驱动式啮合电机结构,采用有限元方法分析了磁场特性,依据有限元计算结果建立电机的非线性分析模型,将模型与控制协同对径向驱动式啮合电机的动态特性进行仿真分析.研制与仿真模型结构参数完全相同的物理样机,采用不同的控制方式和负载转矩对样机进行加载实验.结果显示:实测负载转矩与仿真分析得到的负载转矩较为接近,从而验证了有限元仿真模型的准确性和有效性;在开环控制时,细分磁极换相控制节拍,并且调整绕组电压能够有效增大输出转矩和减小脉动.     

无换向器电机换流方法研究

在无换向器电机数学模型的基础上 ,分析了电机在不同的换流控制方式下的电机性能 ,提出了一种新的换流控制方式 ,并同其它控制方法进行了比较 ,计算机仿真和实验结果证明该方法具有换流可靠、过载能力强等优点。     

聚磁式横向磁通永磁直线电机的变磁导等效磁网络

针对传统横向磁通永磁直线电机空间利用率低的问题,提出一种动子三面墙聚磁式结构的新型横向磁通永磁直线电机,该电机具有高推力密度和高可靠性的特点。首先,介绍横向磁通永磁直线电机(TFPM)的基本结构和工作原理;其次,通过分析在定子和动子不同位置时电机的磁力线分布情况,依次建立等效气隙磁导模型,凸极平面结构等效磁路模型和完整的变磁导等效磁网络模型;最后,将变磁导等效磁网络模型与三维有限元模型的磁链结果进行对比分析,并搭建样机的实验平台,将变磁导等效磁网络模型与有限元模型及样机空载实验的反电势(EMF)计算结果进行对比分析,验证了变磁导等效磁网络模型的结果与有限元分析结果具有良好的一致性,进而证明变磁导等效磁网络模型的正确性。     

8/6极双凸极永磁电动机驱动系统容错型拓扑结构

驱动系统的可靠性问题得到了广泛关注,本文提出了8/6极双凸极永磁(DSPM)电机驱动系统容错型拓扑结构,并建立了场路耦合联合仿真模型。在对8/6极DSPM电机的运行特性及常见的故障状况进行详细分析的基础上,对此拓扑结构的控制策略以及电机在不同工作状态下的运行特性进行了分析研究,样机的实验结果验证了该拓扑结构的有效性以及仿真分析结果的正确性。仿真和实验结果表明,此拓扑结构可以有效地降低故障对电机运行产生的影响,从而为8/6极DSPM电机驱动系统的容错控制打下了基础。     

双三相永磁同步电动机绕组不同相移的控制性能分析

基于Ansoft Maxwell 2D的仿真环境,建立两套绕组不同相移(相移30°和180°)的双三相永磁同步电动机仿真模型。在静态磁场,空载瞬态磁场和负载瞬态磁场下,分别对这两种永磁同步电动机的内部电磁场进行仿真分析。获得绕组自感和互感曲线,感应电动势和电磁转矩曲线,比较两种模型的电磁性能。然后结合电磁场分析结果,利用Matlab仿真软件建立两种电机的数学模型,对电机的控制性能进行仿真分析。分析结果为双三相永磁同步电动机的优化设计及进一步研究提供了理论依据。     

无换向器电机换流方法研究

在无换向器电机数学模型的基础上，分析了电机在不同的换流控制方式下的电机性能，提出了一种新的换流控制方式，并同其它控制方法进行了比较，计算机仿真和实验结果证明该方法具有换流可靠、过载能力强等优点。     

盘式感应电机SVPWM矢量控制系统建模仿真

针对盘式感应电机的参数特点,建立了盘式感应电机的数学模型和矢量控制模型。根据空间矢量脉宽调制原理和转子磁场定向的感应电机矢量控制理论,在Matlab/Simulink环境下建立了基于空间矢量脉宽调制的盘式感应电机矢量控制仿真模型,并利用模块化的设计思想对仿真模型进行了简化.分别对采用PWM和SVP-WM两种调制方式的矢量控制系统进行仿真,对仿真结果进行了分析和比较,结果表明SVPWM矢量控制系统转速响应迅速,电流、转矩波动小,仿真结果验证了建模方法的有效性。     

电机静止主动发热能力分析

为了实现在电机静止时能够提供不同的发热功率用于给电动汽车动力电池或乘员舱加热,对电机静止时实现电机主动发热的控制方式进行分析,并根据此控制方式在电机允许电流限值条件下,通过两种不同的方法分析计算电机静止发热功率的能力,计算出了在最大电流限制条件下电机在静止时发热功率能力与电机位置之间的关系,以及电机静止时主动发热能力与d轴电流之间的计算公式。最后,通过多组仿真及数据处理分析,验证了电机静止时主动发热能力与位置之间的关系与理论分析一致,以及在电机静止且d轴电流为定值时的电机发热功率与转子位置无关。分析结果能够用于根据电机转子位置最大利用电机发热功率、规范电机静止主动发热能力的验证测试以及电机静止发热时的控制标定。     

永磁式双凸极电机角度提前控制方式

以12/8极永磁式双凸极电机为研究对象,针对现有文献中提出的控制方式--电动运行方式,提出了角度提前控制方式.并在有限元法对电机内电磁场计算分析的基础上,运用理论分析及系统稳态运行仿真模型,研究了不同角度提前量对永磁式双凸极电机相绕组电流及系统输出特性的影响.结果显示,合理地选择角度提前量,能提高电机换相后绕组电流上升率和平均值,提高电机在中等转矩下的转速和输出功率.并在一台原理样机上进行了试验验证,试验结果和分析结果间有很好的一致性.     

基于dSPACE的高速列车牵引传动系统

针对高速列车二极管中点箝位三电平拓扑牵引逆变器-牵引电机系统运行控制的要求,对牵引电机运行全速度范围中基于转子磁通控制的变频调速控制方式进行了分析,给出了转子磁场定向间接矢量控制功能框图并对实现算法进行了详细阐述。考虑死区效应和PWM采样误差的影响提出了三电平牵引传动主电路精确建模的补偿算法,建立了基于dSPACE半实物仿真平台的牵引传动主电路实时仿真模型,根据上述理论分析编制了基于TMS320F2812型DSP的牵引传动控制实现算法。对该控制算法在不同的主电路模型实现算法和不同计算步长下的实时仿真实验结果进行了对比分析,结果验证了该牵引传动主电路实时仿真建模算法和传动控制算法的有效性。     

磁浮开关磁阻电机径向悬浮逆系统方法控制

针对磁浮开关磁阻电机径向力控制的严重非线性,提出了基于逆系统方法的磁浮开关磁阻电机径向力控制方案,设计了依据动态性能要求调节控制参数的综合控制方案,实现了径向力控制的动态线性化,分析了系统稳定控制的条件,建立了仿真模型进行仿真分析,并给出了不同动态性能指标下精确的位移跟踪仿真结果.仿真结果验证了控制方案的有效性,且方案易于实现、避免了局部线性化问题,便于确定系统的稳定范围及调节控制参数,为进一步的实践研究提供了基础.     

电励磁双凸极电机的建模及其PID控制

采用Matlab/ Simulink对电励磁双凸极电机进行了建模,对其控制系统进行了仿真,文中介绍了各模块的构成,对电机采用了PID控制,系统仿真的结果与双凸极电机的理论分析一致.