新型单绕组多相无轴承电机

根据电机的悬浮原理提出了一种单绕组多相无轴承电机模型，通过一台多相变频器在单套多相绕组中通入２组电流来实现单绕组多相电机的无轴承运行.以单绕组六相感应电机为例，分析了单绕组多相无轴承电机的悬浮原理和绕组结构等问题.利用改进的绕组函数法来计算偏心状态下电机的电感，并采用虚位移法计算考虑偏心的径向力解析模型，利用有限元法验证了该解析模型的正确性.通过建立多相无轴承电机的数学模型，对单绕组多相无轴承电机的磁场定向控制进行了仿真，结果表明该电机能够实现稳定的悬浮和获得良好的调速性能.     

永磁型无轴承电机的设计与运行分析

针对永磁型无轴承电机设计中转矩绕组和悬浮绕组设计的特殊性，提出了一种永磁体厚度优化设计新方法.该方法基于永磁型无轴承电机运行原理，进行了永磁型转子结构、悬浮绕组和永磁体厚度优化的设计.导出了计及定、转子定位偏心的永磁型无轴承电机悬浮力的解析模型，通过对磁悬浮力与悬浮绕组电流和转子偏心关系的电磁场分析，来验证该模型的精确度，并应用该模型建立了永磁型无轴承电机的控制系统.仿真结果表明，该设计方法提高了永磁型无轴承电机的转矩和悬浮性能，降低了设计的复杂性，且样机具有良好的动、静态悬浮特性.     

基于场路耦合时步有限元法的高速无轴承永磁同步电机电磁分析

无轴承永磁同步电机气隙磁场谐波关系复杂,难以实现高速悬浮运行.在分析其悬浮控制机理基础上,研究了静态气隙磁场分布,采用傅里叶变换,比较了不同永磁体磁化方式下的气隙磁密和高次谐波,得出永磁体采用分块结构消除高次谐波的实际效果;基于参数化有限元法,计算了悬浮力随悬浮绕组电流变化关系;对于瞬态磁场,采用场路耦合时步有限元法对转速为12 000 r/min,输出功率为4.3 kW的无轴承永磁同步电机进行瞬态分析,计算了定子绕组空载反电动势波形,并验证了无轴承永磁同步电机悬浮控制机理.结合实验数据,验证了理论分析的正确性和有效性.     

新型内置式无轴承永磁同步电机设计与电磁分析

传统内置式无轴承永磁同步电机气隙磁密为矩形波分布,谐波分量较大,其系统难以精准调控.首先根据麦克斯韦张量法分析其径向悬浮力控制机理,运用傅里叶变换,对比了传统内置式永磁转子和新型内置式永磁转子等3种转子结构的气隙磁密和谐波分量;其次采用参数化有限元法,比较了3种转子结构悬浮绕组电流和悬浮力关系.最后,将电机模型和外部电路进行联合仿真,分析了新型内置式转子结构瞬态电磁场运行工况,在设定电机模型为转速为15 000r/min、输出功率为4kW的情况下,计算定子绕组空载感应电势波形,验证了径向悬浮力控制原理.     

基于洛伦兹力的无轴承电机优化与特性分析

传统无轴承电机将电机的旋转和径向磁悬浮支承功能集成于一体,具有支承无接触、无摩擦和无需润滑的优点,但是其转矩和径向悬浮力相互制约,永磁体厚度必须折中考虑.设计了一款基于洛伦兹力的无轴承电机,该无轴承电机可以同时产生转矩和轴向悬浮力,径向悬浮依靠径向永磁轴承实现.通过磁路欧姆定律推导了电机的轴向洛伦兹力的数学模型,采用有限元法分析了永磁体厚度、气隙长度和电流大小对轴向洛伦兹力的影响.结果表明,永磁体厚度增大使洛伦兹力无轴承电机的轴向承载力变大,永磁体厚度为3 mm最合适.     

单相开关磁阻电机径向力的研究

针对开关磁阻电机特殊双凸极结构和非线性磁饱和产生较大电磁噪声的问题,设计一台相数最少的新型结构单相开关磁阻电机。对引起电磁噪声的径向力进行计算,分析径向力的产生原理和分布情况,采用有限元仿真软件Ansoft对其进行静态和动态磁场的仿真,并从结构参数出发对定子所受径向力进行优化,从而减少单相开关磁阻电机的电磁噪声和转矩脉动。     

无轴承异步电动机的系统实现

在对无轴承交流电机的磁悬浮机理进行一般性描述的基础上,采用电枢绕组气隙磁场定向控制来实现转矩控制和悬浮力控制之间的动态解耦,并以无轴承鼠笼式异步电动机为研究对象,研制了一套控制系统,并在原理样机上进行实验,实现了转子轴的稳定悬浮,而且动态性能良好,验证了提出的无轴承异步电动机控制系统的可行性．     

永磁型无轴承电机的设计与控制研究

为了深入研究永磁型无轴承电机的设计方法及控制策略,提出了计及定、转子定位偏心的悬浮力解析模型及该解析模型中悬浮绕组参数的设计方法.该方法基于永磁型无轴承电机悬浮力产生机理和电磁场有限元分析,进行电机设计,得到永磁型无轴承样机的系统参数.在此样机系统基础上,讨论了转矩控制子系统的转子磁场定向矢量控制、悬浮控制子系统的模糊自调整比例 积分 微分（PID）控制策略,并进行了悬浮运行实验,结果表明该设计参数与实际样机参数基本吻合,验证了该设计方法的正确可行性,该控制策略有效地解决了无轴承电机模型复杂、参数时变等实际因素的影响,保证了其运行控制的鲁棒性.     

微特电机课程中对比教学方法的应用

针对微特电机课程教学内容具有可比较的特点,提出采用对比法开展教学实践.首先对比了永磁无刷直流电机和传统直流电机磁场、定转子结构的异同,通过永磁无刷直流电机数学模型,指出两种电机电压方程、转矩方程的相似性.其次对比了开关磁阻电机和反应式步进电机,分析了这两种电机的结构和控制方法,给出了开关磁阻电机原理上可粗略看成大步距步进电机的结论.最后对比了开关磁阻电机与永磁无刷直流电机的功率变换电路的异同.对比法教学可以在有限学时条件下,帮助学生将新内容与既有知识结合,提高学习效果.     

开关磁阻电机等效磁网络模型的建立与仿真

利用开关磁阻电机的等效磁网络模型，推导出了电机绕组满足的以绕组磁链为状态变量的微分方程，建立了电机稳态运行分析的数学模型．根据所建立的数学模型，结合系统的驱动模式，对电机在角度位置控制方式下的稳态运行特性进行了仿真分析．仿真过程中提出了一种求解状态方程的新方法，此方法不仅简化了仿真程序，而且使仿真计算原始数据的精度和计算速度大大提高。     

Novel Switched Reluctance Motor with Auxiliary Winding

The characteristics of the novel switched reluctance motor with auxiliary winding and four big swallow-tailed-slots in the internal surface of stator is analysed with the stator cross section and winding photo given,and the mathematical model of the novel switched reluctance motor presented. To show that the auxiliary winding causes the electromotive force to improve current waveform and increase output power. The different effects of auxiliary winding on system performance under different speeds are analyzed and experimented. Simulation analyzing and experiments studying of the novel switched reluctance motor demonstrate validity of auxiliary winding improving current waveforms, increasing output power.     

相12／8极高压开关磁阻电机设计及仿真

根据开关磁阻电机的工作原理及结构,简要概述了电机参数设计方法、注意事项及步骤,给出了一台12／8极高压开关磁阻电机实验样机参数,利用Ansoft／Maxwell软件对电机参数进行了二维全场域的有限元分析和计算。得出了转矩脉动、绕组电流等波形以及电机磁力线分布、磁通密度云图分布。仿真结果和实验结果验证了参数设计方法的正确性,为今后开关磁阻电机的改进和优化提供了依据。     

Modeling of bearingless permanent magnet synchronous motor based on mechanical to electrical coordinates transformation

A bearingless permanent magnet synchronous motor (BPMSM) has two sets of stator windings, torque windings and suspension force windings. By analyzing the flux linkage intersection between the two sets of windings, a method of transforming mechanical coordinates to electrical coordinates is put forward. According to this method, flux linkage equations and voltage equations of the two stator windings are derived. The electromagnetic torque equation of the BPMSM is derived based on the analysis of the role of Lorentz force in the BPMSM. After analyzing the mathematical formula of various sort radial forces in the BPMSM, a complete function of radial suspension forces for the BPMSM is obtained. Finally, an experimental system control diagram and some test results are discussed. This mathematical model provides a theoretical foundation for BPMSM simulation study, experiment waveform analysis and structure design.     

开关磁阻起动/发电机系统的建模与仿真

开关磁阻电机因具有结构简单、高可靠性等优点,因而适合应用在航空起动/发电机领域。开关磁阻起动/发电机系统的数学模型包括开关磁阻电机、功率主电路以及滤波电路。在建模过程中,结合了磁场有限元和机电耦合方程组,因此考虑了磁场饱和和机电耦合问题。通过仿真,可以预估系统的性能和设计系统的参数,使得系统输出电压达到目标要求。仿真结果验证了系统设计的正确性。     

基于转矩绕组无功功率MRAS的无轴承异步电机无速度传感器矢量控制系统

针对无轴承异步电机高速运行需要和转速在线估计问题,提出了一种基于转矩绕组无功功率模型参考自适应控制系统的无速度传感器矢量控制方法。经过数学推导,建立了转速与转矩绕组无功功率的关系式,消除了积分环节和定子电阻的影响,实现对转子转速的在线独立观测。应用此策略构建了无轴承异步电机无速度传感器矢量控制系统。仿真研究结果表明,该控制策略能实现无轴承异步电机在大负载扰动下的稳定悬浮运行,转子估计转速与实际转速的稳态误差小,控制精度高,验证了所提方案的有效性。     

开关磁阻电机的离散滑模变结构控制

开关磁阻电机存在较大的转矩脉动,为了更好地抑制开关磁阻电机转矩脉动,采用离散滑模变结构控制方法,建立了该方法的数学模型,设计了离散滑模变结构控制器,对电机的转矩和转速进行了仿真。仿真结果表明,离散滑模变结构控制技术能有效地降低开关磁阻电机的转矩脉动,并且可以提高系统的响应速度。     

基于Ansoft的高速开关磁阻电机有限元分析

分析了开关磁阻电机结构和数学模型,设计了一台1 kW三相6/4极高速开关磁阻电机样机结构参数。利用有限元软件Ansoft详细地对该样机的电磁参数进行了仿真计算,仿真结果验证了电机设计的正确性。同时为SR电机的优化设计及进一步的研究提供了理论依据。