双定子无轴承开关磁阻电机径向力解析模型

传统双绕组无轴承开关磁阻电机旋转转矩与悬浮力之间存在着复杂的耦合关系,而双定子无轴承开关磁阻电机结构上实现了转矩和悬浮力的独立控制,从而简化了控制的复杂性.基于双定子无磁阻电机的结构和运行原理,提出了一种考虑转子偏心影响的径向力分析方法,推导出了该电机的径向力解析模型.在建立内定子等效磁路的基础上,求取了由气隙磁导表示的悬浮绕组的自感和互感表达式,进一步分析出转子偏心位移、电机结构参数、悬浮绕组电流与转子径向受力之间的数学关系,与有限元分析结果比较验证了数学模型的正确性.该数学模型的重要贡献在于提供了转子偏心运行时径向力的解析计算方法,为双定子无轴承开关磁阻电机的稳定悬浮旋转控制提供了基础,同时为磁轴承和无轴承类电机转子偏心时的径向受力分析提供了参考.     

飞轮储能用Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机的设计

为了有效简化系统结构,提高系统功率密度和效率,提出一种外转子Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机应用于飞轮储能系统的电动机/发电机.阐述了外转子无轴承永磁电机的工作原理;分析了Halbach阵列永磁转子的结构和性能;通过有限元方法对电机的气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力和电磁转矩进行计算和分析;最后采用场路耦合瞬态有限元法分析了无轴承永磁电机的转子涡流损耗.仿真结果表明,与传统的无轴承电机相比,Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机在气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力、电磁转矩以及转子涡流损耗方面表现出更好的性能,适合应用于飞轮储能系统.     

开关磁阻电机有限元辅助设计软件

软件在考虑了开关磁阻电机（ＳＲＭ）的磁饱和、非线性及磁场疏密分布的情况下，将整个电机圆域作为求解区域，适用于任意相数、转子极形状、相绕组电流值及转子位置角的ＳＲＭ磁场的二维有限元分析，据此可求得电机的参数和性能，并实现电机的优化设计     

用于飞轮电池的电动磁力轴承的研究

针对飞轮电池目前存在的主要问题，如价格和可靠性，提出了一种新型被动磁悬浮支承系统，系统由轴向永磁磁力轴承和径向电动磁力轴承两部分构成．从电动磁力轴承的悬浮机理出发，分析转子在特定磁场下运动时的电磁力，建立了转子的状态方程，继而导出稳定运转条件，并通过设计实例导出转子在一定的设计参数下可在任何转速下稳定运转的重要结论．     

开关磁阻电机电磁噪声与振动控制技术研究

开关磁阻电机的双凸极结构,使得其噪声与振动相比于其他类型的电机会更大,限制了SR电机的应用领域.分析了开关磁阻电机电磁噪声产生的机理,提出了减振降噪的主要控制方法,分析了磁感应强度、定转子极弧、气隙以及绕组连接方式对电机振动与噪声的影响,并通过仿真对以上参数进行了优化,为开关磁阻电机噪声控制奠定了一定的基础.     

无轴承开关磁阻电机的转矩与径向力特性分析

分析了无轴承开关磁阻电机的径向磁悬浮力产生机理,在考虑磁场饱和的前提下,使用有限元方法对电机电磁场进行计算,分析了电机的转矩与径向力特性．研究了电机主、副绕组电流对电机磁极磁场的影响,及电流与转矩、径向力的非线性关系,给出了实现电机稳定运行的电流取值范围,为电机有效控制奠定了基础．     

磁悬浮开关磁阻球体电机的数学模型及其仿真

针对双绕组无轴承开关磁阻电机的绕组结构复杂、绝缘程度要求高及加工成本高的缺陷,结合悬浮原理和磁阻最小原理,提出一种磁悬浮开关磁阻球体电机.分析了磁悬浮开关磁阻球体电机的基本组成和运行机理,采用磁路分割法对各部分磁路进行推导与计算,建立了球体电机的数学模型.利用Matalab/simunik软件进行仿真,结果表明电机能够实现动子快速稳定悬浮和旋转,并且具有良好的抗干扰性能.     

开关磁阻风力发电机无位置传感器控制

针对开关磁阻风力发电机提出了一种新的无位置传感器控制方法,在电机非工作相绕组中注入电压脉冲,通过检测响应电流值的变化来获取换相位置.即启动时同时向电机三相绕组中注入电压脉冲,比较三相绕组电流值的大小关系获得电机转子所在的区间.在试验室中建立了开关磁阻风力发电系统,试验结果表明该控制方法是可行的.     

无轴承同步磁阻电机设计及有限元分析

针对无轴承同步磁阻电机中转矩绕组和径向悬浮力绕组设计的特殊性,提出了传统电机定子绕组的二分法.基于无轴承同步磁阻电机径向悬浮力产生原理,推导出径向悬浮力数学模型.采用二分法设计了功率为0.5 kW,转矩绕组极对数PM=2,径向悬浮力绕组极对数PB=1的无轴承同步磁阻电机试验样机.用ANSYS模拟了无轴承同步磁阻电机的磁...     

基于有限元分析的开关磁阻电机调速研究

摘要：本文针对开关磁阻电机定、转子磁极存在显著的端部效应、轴边缘效应和高度的局部饱和特点,采用二维和三维电磁场有限元分析,对开关磁阻电机的磁场分布、静态特性等进行了大量的计算,通过仿真的结果,得出了开关磁阻电机在几个典型转子位置下的磁场分布图、绘制出了开关磁阻电机的磁化曲线族,建立了磁阻电机非线性模型,依据非线性模型构建开关磁阻电机调速系统,采用高速变角度电压斩波控制和低速定角度电流斩波的控制方法,仿真得出好的调速效果。最后,通过样机实验验证了有限元分析数据的合理性及非线性模型的正确性。     

基于遗传-模糊算法的开关磁阻电机位置计算

采用智能方法实现开关磁阻电机的非线性建模及转子位置的精确估算．根据实验测得的开关磁阻电机定子电流、绕组电感和转子位置，得到开关磁阻电动机非线性特性．利用比特性得到模糊规则，实现开关磁阻电机的模糊建模；在此基础上，分别利用神经网络的学习和遗传算法全局优化算法，实现了精确和最优模糊建模．该方法可以实现转子位置的精确估计并具有一定鲁棒性和可靠性，可取代直接的位置传感器．利用智能建模可以避免非线性系统建模的复杂性．仿真结果证明了建模的有效性．     

无轴承开关磁阻电机转子偏心补偿问题研究

由于机械不平衡等原因,无论是普通的开关磁阻电机还是无轴承开关磁阻电机都存在转子质量偏心问题,质量的不平衡会导致磁路的不平衡,这会带来一个很不利的结果,就是电机在高速旋转时转子会产生很大的离心力,产生不平衡振动;同时转子质量的不平衡也会导致转子磁路磁偏心,根据开关磁阻电机特殊的运行方式,其由于磁偏心而引起的定转子间的不平衡磁吸力是相当大的,尤其是电机在高速运行时这种现象更加明显。     

开关磁阻电机遗传算法优化设计及其电磁场分析

将遗传算法应用于开关磁阻电机进行设计,对一台0.55kWSR电机进行了优化分析并得到了电机优化设计参数.在此基础上,采用有限元软件ANSOFT进行三维静态磁场分析,得到了开关磁阻电机的静态磁场分布曲线,证明了利用遗传算法开关磁阻电机优化设计的有效性.为开关磁阻电机的优化设计与分析提供了新方法.     

基于有限元分析的开关磁阻电动机非线性研究

针对开关磁阻电机双凸极结构导致的磁场严重非线性,利用有限元法对开关磁阻电机电磁场进行研究.通过有限元分析软件ANSYS得到一组不同转子位置下的三维磁化曲线族,进一步求得电感及转矩特性曲线,用于开关磁阻电机系统的非线性建模,将有限元分析与非线性仿真有机地结合起来,并得出一系列仿真波形.最后,通过样机进行实验,将实验波形与仿真波形进行对比,充分证明有限元分析数据的合理性及非线性仿真的可行性.     

无刷双馈调速电机的谐波磁场分析

针对无刷双馈电机绕组的特殊性,将定子功率绕组分别与转子笼型绕组的磁场耦合,以产生转子电流,分析了定子功率绕组、控制绕组和转子绕组电流产生的谐波磁场,以及定、转子3个绕组电流所产生的各次谐波磁场及各次谐波磁场之间的相互作用,为无刷双馈电机的设计及其谐波分析提供了理论依据．     

一种新型10/4开关磁阻电机电磁力分布及其振动特性研究

径向电磁力是导致开关磁阻电机振动和噪声的主要原因之一.为此,本文提出了一种新型五相10/4开关磁阻电机的本体结构,通过增加定子极对数以增大气隙磁通和电磁转矩,通过提前关断定子绕组励磁电流以减小径向电磁力.同时建立了这一新型开关磁阻电机的电磁有限元模型,仿真结果表明,在同样的励磁条件下,新型开关磁阻电机的电磁转矩较传统开关磁阻电机增大了51.7%,同时其径向电磁力却降低了45.3%.进一步分析了励磁绕组导通与关断时刻对电机的影响程度;提前2°左右机械角关断励磁绕组电流,能在保证电磁转矩输出的基础上较大程度地减小开关磁阻电机的径向电磁力.最后,仿真验证了这一新型开关磁阻电机结构减振降噪的效果.     

凸极式永磁同步电机电磁功率和电磁转矩

永磁电机是联系机械系统和电系统的一种旋转机械。而机械系统和电系统是通过磁场的作用联系在一起。也就是说磁场是机械系统和电系统两者转换的媒介;是电磁功率(电磁转矩)产生的根源。电机学中以双反应理论为基础,求出凸极同步电机的电磁转矩公式。但是它把三相绕组的自感、互感关系一并考虑在合成磁势之中,掩盖了电机各感应系数随时间周期变化的物理实质,这对进一步研究电机在过渡过程及其复杂运行下电磁转矩、能量关系等均有局限性。因此我们从磁场能量相绕组之间的耦合关系,推导出凸极同步电机电磁转矩公式,有助于我们理解同步电机内部的电磁过程。 永磁同步电机的转子磁场是永久磁铁产生的,该转子磁场对定子线圈和铁芯的影响是与电磁铁等效的,我们便可以用一个近似的等效方法计算转子为永久磁铁的电机,用磁场能量和绕组之间的耦合关系,推导出凸极式永磁同步电机电磁转矩公式。     

飞轮电池转子偏移对磁轴承性能的影响

由于飞轮电池转子在高速运转时避免不了会产生一定的偏移,偏移会对飞轮电池磁轴承的刚度产生影响,为了更加清楚地知道其具体影响,本文介绍了自归位轴承的模型和磁力计算理论,同时借助有限元法,描述了转子在不同方向偏移下,磁轴承产生自归位磁力和磁轴承刚度的变化,最终得:随着转子偏移量的增大,磁轴承所受到自归位磁力也随之增大,其自归位效果良好;在转子刚刚发生偏移时,磁轴承刚度变化较大,随着转子偏移量增大磁轴承刚度逐步趋向稳定;转子产生径向位移时磁轴承刚度远小于产生轴向位移时的磁轴承刚度.     

无轴承外转子异步电动机的设计及有限元分析

为了提高飞轮储能系统运行的精度和可靠性,减小转矩脉动及悬浮脉动对系统运行的影响,对无轴承外转子异步电动机径向悬浮力及转矩与电动机结构参数的关系进行了分析,提出了减小转矩脉及悬浮脉动的一般方法.介绍了无轴承异步电动机工作原理,基于此推导了电动机数学模型.结合传统异步电动机设计方法,设计了一台功率为0.5 k W,转矩绕组极对数Pt=2,径向悬浮力绕组极对数Ps=1的无轴承外转子异步电动机.基于有限元软件计算了无轴承外转子异步电动机的磁场分布,确定径向悬浮力、转矩和悬浮绕组电流之间的关系,并得到电动机气隙长度和磁场饱和对径向悬浮力的影响规律,而且考虑了不同槽配比和定子极弧系数对悬浮力及转矩的影响.结果表明,当电动机转矩绕组电流和悬浮绕组电流分别为额定电流2.5 A和2.0 A时,转矩为1 N·m,转子径向悬浮力为105 N,能够实现转子的稳定悬浮.     

开关磁阻电机功率电路的软开关策略及仿真

提出一种开关磁阻电机驱动系统(SRD)功率变换器的新型软开关策略.通过在电源与开关磁阻电机(SRM)相绕组开关电路间插入准谐振直流环节电路,并在各相绕组开关上并联缓冲电容器以实现相开关的零电压开通和关断.在介绍该策略的电路拓扑及特点基础上,分析了相绕组开关零电压开通原理;结合公共开关型SRD功率变换器中公共开关的斩波过程,对电路的控制时序和谐振模式进行分析.针对谐振电感储能不同及SRM绕组电感变化对谐振的影响进行仿真.结果表明,只要参数选择合理谐振波形就不受SRM绕组电感变化的影响,并且试验验证了相开关及辅助开关的软开关特性.