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.     

样条函数仿真开关磁阻电机稳态特性

鉴于开关磁阻电机的电磁关系很复杂,采用Ansys有限元分析软件计算开关磁阻电机的磁链曲线和矩角特性,利用有限元计算结果建立了开关磁阻电机的数学模型,采用样条函数仿真法实现开关磁阻电机的电流和转矩波形计算,仿真样机稳态特性。     

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。     

开关磁阻电机的电感分区式无位置传感器技术

为减少外加传感器对开关磁阻电机应用领域的限制,本文提出一种开关磁阻电机无位置传感器技术的新方法。该方法利用各相电感之间大小逻辑关系随转子位置不同而区域性变化的特点,将转子位置分成不同区间并加以辨识,得到每一相的位置脉冲信号。利用位置脉冲信号下跳沿算出转子位置角,实现无位置传感器运行。考虑到因关断角的改变引起转子位置分区不同的情况,文中针对每种不同情况进行分析并根据各相电感逻辑关系与转子位置区间的对应关系将这两种情况整合成一种统一算法。该方法无需开关磁阻电机电磁特性数据,不需要复杂运算,实时性好且易于实现。仿真分析和实验结果表明,该方法能够实现准确的位置估计和无位置传感器运行。     

基于有限元法的开关磁阻电机转矩脉动优化

抑制转矩脉动是近些年来开关磁阻电机研究的热点问题之一,准确计算电机电磁场是设计、分析开关磁阻电机的关键。研究了一种在转子齿两侧开半圆形槽的改进型转子齿形,通过转子齿形的改变带来气隙磁场的改变,即削弱了气隙径向磁密,同时提高了气隙切向磁密,达到减小转矩脉动的目的。利用有限元法,对一台12/8极转子两侧开半圆形槽的开关磁阻电机建模,通过参数化计算开槽位置和开槽大小。仿真结果表明,在开关磁阻电机转子齿两侧开半圆形槽,可以有效地减小开关磁阻电机的转矩脉动,并且增加电机的平均输出转矩。     

一种改善开关磁阻电机运行性能的新型结构转子

为提高开关磁阻电机的起动转矩,减小运行中的转矩脉动,通过研究开关磁阻电机的电流和转矩特性,提出了一种新型的转子结构。在Matlab/Simulink环境下建立了开关磁阻电机的动态仿真模型并进行了仿真实验。实验结果证明在相同的控制算法下采用该新型结构的转子能够达到提高电机起动转矩、减小运行中转矩脉动,改善电机运行性能的目的。     

磁悬浮开关磁阻电动机转子径向偏心时的仿真

磁悬浮开关磁阻电动机结合了开关磁阻电动机和磁轴承的特点,通过电磁力控制转子径向位置。分析了磁悬浮开关磁阻电动机悬浮力和旋转力的产生原理。基于开关磁阻电动机转子的四个特殊位置,利用二维有限元方法分析了转子位于中心位置与有径向偏心时的电机内部磁场,给出了磁场分布图、径向悬浮力与径向偏心矩的关系曲线、旋转力与径向偏心矩的关系曲线,为进一步描述磁悬浮开关磁阻电动机悬浮力与旋转力的模型提供了依据。     

新型16相磁悬浮开关磁阻电机解耦特性及数学模型

针对传统磁悬浮开关磁阻电机转矩与悬浮力的控制耦合问题,提出一种采用混合转子齿的新型16相磁悬浮开关磁阻电机。将转子齿划分为转矩齿和悬浮力齿,并增大悬浮力齿的极弧,消除了悬浮力调节对转矩的影响,分块转子结构和短磁路励磁消除了不同绕组间的磁力线耦合。在Ansys Maxwell 2D中建立样机模型进行磁链仿真,结果表明,该结构实现了转矩与悬浮力的解耦控制。求解了电机转矩和悬浮力的数学模型,通过有限元仿真软件验证了数学模型的正确性,为该电机悬浮力和转矩控制提供了依据。     

新型轴向磁通转子错角斜极SRM研究

由于开关磁阻电机定转子呈双凸极结构以及其磁场具有饱和性和强非线性,使该电机在运行时会产生较大的转矩脉动和噪声。本文针对开关磁阻电机转矩脉动较大的特点,提出了一种新型电机结构——轴向磁通转子错角斜极电机,并对该电机进行了有限元仿真,详细分析该电机结构的电感、转矩脉动、损耗等特性并将改进的电机结构与传统开关磁阻电机进行了对比。仿真结果表明,结构改进后的电机改善了传统磁阻电机的性能,增大了平均转矩,减小了转矩脉动,提高了电机效率。     

盘式开关磁阻电机两条关键位置处磁化曲线的解析计算

轴向磁场盘式开关磁阻电机综合了轴向磁场盘式电机和开关磁阻电机的优点,具有重要的应用价值,对这种电机性能的分析和设计是基于其不同转子位置处的磁化曲线。本文以三相6/4极轴向磁场盘式开关磁阻电机为例,采用解析方法,推导得出了该电机定、转子齿中心线对齐位置和定子齿中心线与转子槽中心线对齐位置两个关键位置处的磁化曲线,通过三维有限元方法及实验样机测试,验证了本文给出的解析计算方法的精确性。     

开关磁阻电动机结构参数优化设计研究

开关磁阻电动机的转矩脉动是影响电机性能的一个重要因素。以三相12/8开关磁阻电动机为例建立电机仿真模型,以减小电机转矩脉动为目的,修改相应的电机本体结构参数,提出一种在电机定子和转子齿上开槽的方法来改变电机内部的磁力线路径,以减小定转子之间的径向磁密,实现减小转矩脉动的目的。通过数值仿真验证了该方法对减小开关磁阻电动机的噪声具有较为明显的效果。     

新型转子齿的高速开关磁阻电机转矩脉动抑制

开关磁阻电机具有较大的噪声和振动,噪声和振动的主要原因之一就是转矩脉动。与常规转速的开关磁阻电机相比,高速开关磁阻电机的转矩脉动问题更为严重。为有效抑制高速开关磁阻电机的转矩脉动,设计了一种新的转子齿形,把转子带极靴和转子齿两侧开槽结合在一起。并且对极靴形状和开槽位置大小进行参数优化,得到了最优解。在保证平均输出转矩基本不变的前提条件下,极大的减小了转矩脉动,转矩脉动系数从2.47下降到1.45。通过比较改良前后电机特性,验证了此方法的合理性与正确性,为高速开关磁阻电机后续的优化研究奠定了基础。     

基于自适应网络模糊推理系统的开关磁阻电机建模方法

提出一种开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)数学建模的新方法：在已知开关磁阻电机静态电感曲线和矩角特性曲线的基础上,将自适应网络模糊推理系统(adaptive network based fuzzy inference system,ANFIS)用于SRM的整体建模中。该模糊推理系统由5层网络构成,将模糊推理与神经网络有机结合起来,利用它的自学习功能计算出模糊系统的隶属度函数以及相应的模糊规则,形成一个结构简单、紧凑的网络来实现电机绕组电流、转子位置角与电感和转矩的非线性映射关系,然后离线训练得到电感与转矩模型。把这种基于ANFIS的电感和矩角模型应用于SRM的系统建模中,以550 W、6/4极SRM为例,进行了仿真与实验比较,结果表明此建模方法能够较好的反映SRM的实际工作状况,从而为SRM系统的建模分析与设计提供一种新的有力的工具。     

开关磁阻电机的最小二乘支持向量机建模与仿真

针对开关磁阻电机电磁特性的非线性造成其精确数学模型难以建立的问题,根据样机实测自感特性和矩角特性,采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)的方法对开关磁阻电机非线性建模.与几种常用的神经网络建模方法相比,采用LS-SVM方法所建模型学习速度快,模型精确度高.以一台8/6极开关磁阻电机为例,把基于LS-SVM的自感模型和矩角模型应用于开关磁阻电动机调速系统的建模并进行仿真.实验结果表明,相同工作条件下的仿真电流波形与实验电流波形基本一致,误差小于5%,说明该建模方法的正确性,为开关磁阻电动机调速系统的智能控制提供理论和实践参考.     

专利快讯

<正>专利名称::一种整距绕组开关磁阻电机专利申请号:CN201310416639.3公开号:CN103532264A申请日:2013.09.12公开日:2014.01.22申请人:东南大学本发明公开了一种整距绕组开关磁阻电机,该电机为双凸极结构,定子和转子上均设有凸极齿,但定转子上凸极齿的个数不相等。定子齿上绕有分布式整距绕组线圈,形成多相对称整距绕组结构,线圈为单层圈边,即每个定子槽只放     

啮合式磁阻电机参数化非线性模型的建立

啮合式磁阻电机是一种新型电机,它将磁阻电机与行星齿轮减速器天然融为一体,可作直驱电机使用。为了提高啮合式磁阻电机的输出扭矩,需建立参数化矩角特性模型。用非线性磁网络法建立了6极啮合式电机的参数化模型。给出了气隙磁导的解析算法,详细讨论了磁阻矩阵和雅各比矩阵的生成,给出了磁网络模型的求解步骤,建立了参数化的磁链函数和矩角特性模型。最后用实测法和有限元法验证了矩角特性模型的精度和正确性,结果表明该模型计算精度与有限元法比较接近。     

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。     

基于有限元分析的开关磁阻电动机气隙研究

分别用有限元法和实验测量方法对一台三相24/16极结构的开关磁阻电动机进行了静态特性分析,结果表明2种方法下样机的电感特性、磁链特性基本相符,验证了开关磁阻电动机有限元模型及计算方法的可靠性和准确性。在该模型基础上,采用有限元法进一步对样机定转子气隙,对其矩角特性的影响做了模拟分析,总结了样机静态转矩与气隙大小的关系,探讨了在不同电流和不同定转子材料下,最大静转矩对气隙的敏感程度,为开关磁阻电动机的结构参数优化和生产工艺开发提供了参考。     

真空泵用开关磁阻电机转矩脉动抑制分析*

开关磁阻电机在驱动真空泵的过程中存在转矩脉动大影响运行稳定性的问题。为了改善这个问题,首先用Maxwell张量法对转矩脉动进行了理论分析。在此基础上,采用在转子齿两侧开梯形槽的方案,并研究了梯形槽齿顶高度、槽宽、槽深和开槽角度对开关磁阻电机转矩脉动的影响。通过有限元仿真获得算例电机的择优设计方案,在该方案下开关磁阻电机的平均转矩增大了14.8％,转矩脉动系数降低了20.3％。     

开关磁阻电机非线性径向力的有限元计算

开关磁阻电机的径向力存在着严重的非线性,它是转子位置角和定子相电流的非线性函数,因此如何分析和计算开关磁阻电机的非线性径向力模型是研究振动与噪声的关键问题。该文基于有限元原理,通过虚位移法对开关磁阻电机的径向力非线性模型进行分析和计算。最后,应用ANSYS软件计算样机径向力的有限元模型,得到了径向力与转子位置角和定子相电流的非线性关系曲线,为开关磁阻电机非线性振动及控制研究奠定了基础。