氢燃料电池空压机用超高速永磁电机设计

氢燃料电池无油离心空压机通常采用超高速永磁电机作为动力驱动,与同功率低速电机相比,超高速永磁电机主要面临转子强度、临界转速、损耗温升、热管理等系列问题,为此采用多物理场分析方法对一台22 kW/95 000 r·min^-1空气动压箔片轴承超高速永磁电机进行了分析计算。首先,根据转子强度及转子动力学要求初步确定了电机转子尺寸,应用磁路法完成了电磁设计;其次,根据燃料电池空压机的整体要求建立了超高速永磁电机结构,完成了转子强度、转子临界转速及超高速永磁电机热特性分析;最后,试制样机实现了22 kW/95 000 r·min^-1稳定运行。仿真分析和试验数据表明：所设计的超高速永磁电机能够满足氢燃料电池空压机的整机要求,为后续系列化电机开发与优化设计提供了参考。     

驱动用微特电机及其控制系统的可靠性技术研究综述

微特电机在驱动领域的应用越来越广泛,可靠性问题是影响其在各领域应用的重要因素,因此研究提高系统可靠性的策略,减少或避免因故障造成的损失,具有十分重要的现实意义.本文介绍了可靠性工程的基本原理,引入了容错和冗余的概念,并将之运用到电机驱动系统当中,较为全面地介绍并分析了这两种策略在微特电机驱动系统可靠性技术方面的研究现状,对提高系统可靠性的几种途径给出了详细的归纳与总结.最后讨论了未来微特电机驱动系统可靠性技术研究发展的主要方向.     

磁通切换型永磁电机非线性磁网络分析

提出了一种磁通切换型永磁电机(Flux-Switching Permanent Magnet,FSPM)的通用非线性磁网络模型,该模型可以考虑磁场饱和的影响,能对气隙磁通密度分布、电枢线圈永磁磁通和感应电动势等电磁性能进行计算。针对一台三相定子12槽/转子10极的磁通切换永磁电机,首先建立了该电机的原始磁网络模型,并利用有限元法进行了验证。然后基于原始模型,进一步综合考虑局部饱和影响,提出了初始模型。为了进一步提高磁网络分析的精度,在初始模型基础上,又提出了两种新的磁网络模型——多段永磁支路模型和导磁桥模型,其计算结果更为精确。上述磁网络模型的分析结果均得到了二维有限元计算和实验结果的验证。通过对比可知,上述磁网络模型中导磁桥模型具有最高的分析精度。     

新型整距绕组双凸极永磁电机工作原理及特性

提出了一种新型整距绕组双凸极永磁(DSPM)电机,分析了其工作原理,通过有限元方法计算4/6极整距绕组电机的磁场并对电机磁链、反电动势、电感及转矩等特性进行的分析表明,整距绕组DSPM电机具有双极性的磁链,在不改变结构的情况下电机的输出功率与集中绕组DSPM电机相等,可以减少铜导体用量,提高运行效率.在此基础上提出了两种增加整距绕组DSPM电机输出功率的方法,并对改进的三相24/10极整距绕组DSPM电机的反电动势进行了理论分析和实验研究,所得结果不仅证明了本文理论分析的正确性,而且首次揭示了磁通切换型永磁(FSPM)电机本质上就是一种整距绕组双凸极永磁电机,FSPM电机其功率密度高的内在原因并非磁链的双极性,而是多用了永磁材料,增强了气隙磁密.同时也说明了新型整距绕组DSPM电机较传统的集中绕组DSPM电机具有更高的做功能力.     

新型两相磁通切换型永磁电动机调速系统建模与仿真研究

基于Matlab/Simulink对一种新型结构的两相磁通切换型永磁(FSPM)电动机调速系统进行了仿真研究。首先分析8/6极FSPM电动机的工作原理和数学模型,之后引入了三相永磁同步电动机常用的矢量控制策略,从而建立了两相FSPM电机调速系统的稳态和动态仿真模型。仿真结果表明矢量控制算法对FSPM电机完全适用,为定子永磁型电动机调速系统的控制提供了新思路。     

多三相分数槽集中式绕组容错电机匝间短路故障温度场分析

匝间短路是一种常见的电机绕组故障,会产生巨大的短路故障电流,导致绕组局部过热并使电机性能下降,造成严重的安全事故和连带损失。该文研究了一台多三相永磁磁阻电机在不同运行工况下匝间短路故障的电磁和热特性。通过精细化绕组建模将故障线圈和健康线圈加以区分,建立三维全域流固耦合仿真模型提高仿真精度。论文基于2D电磁模型和3D热模型的联合仿真分别探究了短路线圈位置、短路线圈匝数、负载电流以及转速对永磁电机匝间短路温度的影响,并加工一台功率为5kW的样机进行实验验证。实验结果验证了仿真模型的准确性,同时为预防匝间短路故障提供了依据。     

电力电子类课程思政建设路径探讨与实践

该文在分析我国高校电力电子学科人才培养现状的基础上,提出案例式思政元素融入专业课程章节设计、主题式思政背景贯穿实践活动的电力电子“课程思政”建设路径。并以东南大学电力电子类课程和研究生培养环节为例,分别结合第一课堂(知识传授)、第二课堂(科研实训)和第三课堂(文化传承)阐述在专业课程和研究生培养环节的思政建设上采用的措施、掌握的规律、形成的机制和取得的成效,以期为我国工科专业类课程的“课程思政”建设提供参考和借鉴。     

一种车用双极性横向磁通永磁电动机

针对当前横向磁通永磁电机绕组磁链单极性影响电机出力进一步提高的问题,提出一种实现磁链双极性的横向磁通永磁电动机。该电机采用外转子型,电枢绕组和永磁体都位于定子上,磁通路径分析表明绕组匝链的磁通为双极性。基于电动机的基本结构和工作原理,依据电机设计理论推导出了电动机功率与尺寸之间关系式,采用有限元计算分析了电机主要尺寸对永磁磁链的影响。以此为依据确定了一台三相600 W样机的尺寸,利用有限元法对静态特性和瞬态特性进行了仿真计算,包括空载时电机磁场分布和绕组反电势,为了验证理论分析的正确性,最后对制作的600 W样机进行了实验验证,实验结果与理论分析具有很好的一致性。     

面向短时/断续工作制的电机系统固–液相变热管理技术及应用发展

固–液相变现象表现出的潜热特性可有效平抑瞬时温升,将其应用于航天航空、奔越式机器人、新能源汽车、数控机床等电机热管理系统,可有效提高短时工作制或断续周期性工作制(S2—S8)下运行的伺服电驱动系统的瞬态性能。为了总结归纳固–液相变材料的电机系统热管理技术及其应用现状,该文针对固–液相变材料特性、系统数值计算与仿真模拟、样机实验测试方法、相变热管理系统结构等4个方面开展调研,并提出亟待解决的关键技术问题。研究发现：目前阶段石蜡和低温熔盐是适合电机系统的最佳相变介质,但仍存在导热系数较低的问题,需通过改性强化解决;通过机壳灌注相变材料,可有效实现温升平抑,但尚缺乏有针对性的热路拓扑设计;采用焓–多孔方法是模拟相变过程的理想手段,但糊状区参数的取值缺乏理论指导;最后,固–液相变过程的测试中侵入式传感器易对电磁、热、流场的自然演变过程产生干扰。     

利用极端学习机的新型定子双馈电双凸极电机效率优化

通过励磁电流和电枢电流的协调控制,可以使电动车用定子双馈电双凸极电机在整个调速范围内运行在较高率区,以满足电动车的高效率要求。但电机中励磁电流与电枢电流、转速和转矩的非线性特性使协调控制实现困难。极端学习机作为单隐层前向神经网络的一种典型学习算法,可以有效解决这个非线性问题。该文提出基于极端学习机的励磁电流和电枢电流的协调控制技术,利用电机运行中效率最高的实验数据作为训练样本,构成两输入两输出的单隐层神经网络,对网络进行离线训练,得到隐层单元的节点数和输出权值用作在线控制。实验结果表明,该方法可以使定子双馈电双凸极电机在整个运行范围内运行在高效率区。