双相励磁8/6极开关磁阻电动机转矩数学模型

为研究双相励磁8/6极开关磁阻电动机转矩特性,文章根据电机原理和等效磁路法,给出了双绕组间自感、互感公式;利用开关磁阻电动机磁路分割法,求解了8/6极开关磁阻电动机的气隙磁导,进而推导出电机的转矩模型公式。最后,通过有限元仿真结果,证明了转矩数学模型的正确性。研究表明:该转矩数学模型能正确描述8/6极开关磁阻电动机无位置偏移时的转矩输出特性。     

混合励磁磁悬浮开关磁阻电机转矩建模与分析

针对传统磁悬浮开关磁阻电机的输出转矩小及转矩与悬浮的耦合问题,提出一种四相16/14/8极混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机。介绍了该电机的拓扑结构、转矩原理与悬浮原理,并优化了转矩绕组的励磁方式,运用有限元法比较分析了该电机与同参数不加永磁体电机的电磁特性,包括电机的转矩特性以及解耦特性,仿真结果验证了该电机自解耦结构的合理性及能有效提高输出转矩。在麦克斯韦应力法基础上,根据电机工作时的磁通分布建立了等效磁路图,采用分段函数拟合铁芯磁化曲线,推导出了考虑磁饱和的转矩数学模型,有限元仿真分析验证了转矩模型与仿真结果较吻合,最小相差约1.4%,最大相差约26%。     

8/6极单绕组磁悬浮开关磁阻电机建模与分析

针对传统双绕组磁悬浮开关磁阻电机绕组数量较多,电机结构复杂的特点,研究了一种8/6极单绕组磁悬浮开关磁阻电机,每个定子极上只有一套绕组且相互独立。分析了电机的运行机理和导通策略,基于等效磁路法推导了绕组自感和互感模型。为克服建模困难,提出了一种基于辅助函数的数学建模新方法,运用查表法建立了电机径向力和转矩的数学模型,大大提高了模型的实用性。用有限元分析验证了数学模型的准确性,为电机的进一步研究奠定了理论基础。     

一种改进的无轴承开关磁阻电机数学模型

类似于常规开关磁阻电机,无轴承开关磁阻电机的定、转子极宽并非总是相等,通常转子极宽略大于定子极宽,在建立数学模型时应当考虑这一因素.现有的无轴承开关磁阻电机数学模型都存在电机定、转子极宽相等的约束.考虑无轴承开关磁阻电机定、转子极宽可能存在的不相等因素,采用基于直线磁路和变椭圆系数的椭圆形磁路分割法求取气隙磁导,推导出无轴承开关磁阻电机的通用数学模型,使其不仅适用于定、转子极宽相等,而且适用于转子极宽大于定子极宽的情况.以实验室样机为例,将基于所建模型的分析结果与有限元分析结果进行了对比,验证了所建数学模型的正确性,精确度满足工程要求.应用所建立的无轴承开关磁阻电机数学模型,分析了定、转子极宽不等对悬浮力和转矩的显著影响.     

一种12/10极模块化定子混合励磁开关磁阻电机分析

为了提高传统开关磁阻电机(CSRM)的输出转矩、功率密度,降低电机的转矩脉动,该文提出一种新型的三相12/10极模块化定子混合励磁开关磁阻电机(MHSRM).该电机定子由6个U型定子模块组成,每个U型定子块两极之间的槽口处嵌入永磁体,每个定子块构成独立的磁路,提高了电机的容错性,同时由于永磁体的加入,拥有更大输出转矩和...     

单绕组12/4极无轴承开关磁阻电机转矩和悬浮力的解耦机理与实现

针对12/8极无轴承开关磁阻电机转矩和悬浮力在电机实时控制中存在强耦合的问题,研究了一种12/4极无轴承开关磁阻电机。该电机通过改变定转子结构以优化电机电感曲线,从而利用电感平顶区将悬浮力和转矩实行分区域控制,实现了悬浮力和转矩的天然解耦。在考虑双相导通和气隙磁路分布特性的基础上,建立并验证了径向悬浮力和转矩的数学解析模型,基于该数学模型解算出电流、位置与转矩、悬浮力的关系。通过Matlab/Simulink仿真和样机实验,验证了该电机的优良解耦特性以及转矩和悬浮力控制的有效性。     

混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机电磁特性分析

针对传统电励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机受内定子尺寸限制,不能产生较大悬浮力的问题,提出一种新型混合励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机,将电励磁与高性能稀土永磁材料相结合,提高径向承载能力。在分析该电机结构与工作原理的基础上,构建等效磁路并进行分析计算,获得悬浮力计算模型;利用有限元方法仿真分析电机的静态电磁特性,如悬浮力特性、电感特性、转矩特性、偏心特性、永磁体对电磁性能的影响,并与传统电励磁双定子磁悬浮开关磁阻电机的悬浮力特性进行比较,仿真结果验证了所提出电机在结构上能够实现悬浮力与转矩的解耦,同时具有较大的径向承载能力。     

双凸定子极无轴承开关磁阻电机数学模型

双凸定子极无轴承开关磁阻电机可实现悬浮力和转矩的解耦,控制简单,具有应用优势。但该结构电机在悬浮绕组与转矩绕组同时导通时,非导通相齿极中存在较大的磁通,该磁通不可忽略,磁通分布较为复杂,给数学模型的建立带来了困难。根据电机的磁通分布建立了等效磁路图,依据虚位移法推导了悬浮力数学表达式。同时根据电机转矩与悬浮力之间的解耦特性,给出了电机转矩公式。为了验证所提数学模型的合理性,进行了有限元仿真验证,结果表明数学模型与仿真值具有较好的一致性。     

12/8极双通道开关磁阻电机非线性数学模型与有限元分析

与传统的12/8极开关磁阻电机不同,双通道开关磁阻电机线圈之间采用一对极绕组反向串联的结构形式,由两套独立的功率电路驱动形成新型的双通道控制系统,该系统能够实现容错控制以提高可靠性.本文在分析双通道开关磁阻电机原理和结构的基础上,建立了电机每个通道绕组的磁路等效数学模型,在一个相周期内对磁路各部分磁导进行了详细分解计算,确定了以磁导表示的磁通矩阵,推导出绕组自感及各相之间互感的计算方法.该模型考虑了电机轭部磁路和材料非线性磁饱和的影响,提高了模型的实用性.有限元分析结果验证了该数学模型的正确性.     

新型磁悬浮开关磁阻电机的有限元分析

为了解决传统的磁悬浮开关磁阻电机定子同一齿极上的转矩绕组与悬浮力绕组的强耦合的问题,本文提出一种采用了混合定子极的新型8/10极磁悬浮开关磁阻电机模型。混合定子中都只有一套绕组,其中四极产生转子所需转矩,另外四极产生转子回到平衡位置的径向力。本文利用Ansoft软件建立电机模型,进行了静态转矩特性仿真、电磁径向力数值计算和动态仿真研究。仿真结果为此新型电机的优化设计和进一步研究提供了理论依据。     

开关磁阻电机转矩脉动与铜耗最小化控制研究

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的双凸极结构导致其运行时产生很强的转矩脉动现象,根据SRM非饱和特性下电感与角度关系曲线,提出一种基于指数函数的SRM转矩脉动与铜耗最小化转矩分配综合控制方法,该方法综合转矩计算式和查表法将参考转矩直接转化为参考电流,避免了对转矩的测量。与正弦转矩分配控制进行比较分析,在电机工作效率方面验证了该控制系统性能的优越性;提出将转矩脉动抑制作为主要优化对象,抑制定子绕组换相电流作为次级条件,利用加权函数实现转矩脉动抑制与运行效率的优化平衡方案。以一台3 kw的12/8极开关磁阻电机为控制对象,建立控制系统仿真模型,验证了方案的有效性。     

串联磁路结构双定子混合式直接驱动电动机的转矩特性

该文提出一种串联磁路结构双定子混合式直接驱动电动机方案。在分析该电机磁路特点的基础上，建立了三相串联磁路结构双定子混合式直接驱动电动机的简化磁网络模型，通过线性解析，定量分析了该电机的电磁转矩特性。并对样机进行了实验测试，实验结果表明，混合式变磁阻电动机采用串联磁路双定子结构，可以大大提高电机的输出转矩，证明了该结构电机具有较高的性能体积比。通过合理设计电机的电磁参数及结构参数，不但可以提高电机的输出转矩，而且可以降低电机的转动惯量，提高驱动系统的响应特性。     

一种新型的无轴承开关磁阻电机数学模型

针对经典采用直线磁路和椭圆形磁路分割求取气隙磁导的无轴承开关磁阻电机数学模型的局限性，文中提出了一种基于直线磁路和改进的椭圆形磁路分割求取气隙磁导的新型无轴承开关磁阻电机数学模型，该数学模型不仅保证定、转级对中位置时电磁转矩的连续性，而且同时较为准确地描述了沿α和β方向径向悬浮力之间的耦合关系。不仅如此，基于该数学模型在一定程度上拓宽无轴承开关磁阻电机的有效工作区域，仿真分析验证了该数学模型的优良特性。     

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.     

基于有限元分析的磁悬浮开关磁阻电机数学模型的全角度拓展

针对磁悬浮开关磁阻电机在定转子齿极非交叠区间的模型空白,推导了该区间的数学模型.在对电机磁场进行有限元分析的基础上,确定了磁路分割方案,推导了各部分磁导及各绕组自感和相互之间的互感表达式,进而根据机电能量转换原理,推导了径向悬浮力及电磁转矩的表达式,从而完整了磁悬浮开关磁阻电机一个相周期全角度范围内的数学模型.有限元数值验证结果证明了模型的正确性.     

宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机的设计与分析

针对开关磁阻电机存在转矩密度较低、转矩脉动较大的缺点,提出一种新型宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机。该电机采用并行式双定子结构,左右定子盘通过共享一个转子段保持短磁通路径,定子齿极为宽极和窄极交错排列,集中式绕组缠绕在定子宽极上,定子窄极上则不缠绕绕组,仅为磁路提供磁通路径。由于每个槽只放置一相绕组,使得绕组在磁、热和机械上的隔离程度更高,保证了电机的可靠性。该文首先介绍所提电机的拓扑结构和运行原理;根据功率方程设计了部分初始结构参数,利用有限元方法分析了尺寸参数对电机性能的影响,并利用田口算法对选取的4个关键尺寸参数进行了多目标优化,改进了电机性能;然后计算分析了所提电机结构的动、静态性能;最后,制造了样机,实验结果验证了所提电机结构的有效性。     

基于Ansoft的新型开关磁阻电机磁路的有限元分析

针对传统开关磁阻电机的输出转矩脉动较大的情况,改进了电机的结构,提出在定子上加入永磁材料,使得电机成为混合励磁电机。通过励磁绕组来改变永磁材料的磁路,并使得其磁路成为轴向磁路,这样使得磁路更短,同时输出转矩更大。运用有限元分析软件Ansoft对新型开关磁阻电机进行了静态特性分析,着重分析了电枢电流、电枢截面积、气隙宽度、永磁体厚度、永磁材料对电机的转矩的影响。计算出电机转矩脉动随电枢电流和永磁体厚度的变化趋势,得到了电机转矩最大条件下的结构参数,对开关磁阻电机的改进具有一定指导意义。     

计及互感的开关磁阻电机单双相励磁静态性能分析

针对开关磁阻电机双凸极结构及开关电源供电导致的其固有转矩脉动问题,运行时期望保持各相电感曲线重叠,研究由磁链交互引起的互感耦合及饱和效应。从电机设计的角度详细分析了单双相励磁时开关磁阻电机的静态性能及其与相电流、转子位置的关系:包括长、短磁路模式下电机单双相励磁的自感和互感曲线,相邻相对导通相磁链的影响,以及互感对输出转矩的影响,并且实测了四相8/6结构开关磁阻电机的自感及互感曲线。理论分析和有限元计算及实验研究均表明,相邻两相为短磁路励磁模式时,可获取较高平均转矩。     

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。     

一种降低开关磁阻电机转矩脉动的新方法

本文在对开关磁阻电机非线性模型进行分析的基础上,建立了开关磁阻电机的调速控制系统,提出了一种转矩分配方案用于解决换相过程中转矩平滑过渡的问题,通过理论分析证明该方法能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动,并通过对6/4极的三相开关磁阻电机的仿真分析验证了该方法的可行性.