新型轴向磁通双凸极永磁电机设计与建模仿真

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双凸极永磁电机电流控制的仿真分析

组的磁链和电感均随之增加，当转子齿与定子齿完全重合时，磁链有最大值；当转子齿离开定子齿时，磁链随之减小，当转子齿对着定子槽时，链有最小磁
值。图１是一台８６极双凸极电机结构剖面图。／
１，
电机转矩脉动理论的研究成果，文通过建立本
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・
６０・
煤
矿
机
电
２００７年第５期
双凸极永磁电机电流控制的仿真分析木
夏小虎，李神，丁健
（合肥学院电子信息与电气工程系，安徽合肥２００）３６１
摘
要：建立双凸极永磁电机相电流的动态数学模型，不加控制时电机电流进行了计算仿真，对
关键词：双凸极永磁电机；Ｂｎ—ａｇ控制；双极性电压；ＭＴＡａｇＢｎＡＬＢ
中图分类号：Ｍ３１Ｔ５文献标识码：Ａ文章编号：０１— ８４２０）５— ００— ５１００７（０７００６０
ＳｕｙｏｅｔｏｕｌｌｎｅｍａｅｔＭａｎｔｔｄｎＣｕｒｎｆＤｏｂｙＳａｉｔＰｒｎｎｇｅｉｒｅｃ
Ａｂｔｃ：ＩｈｓｐｐｒａｎｗｓａｅｙｔｏｔｌｔｅｃｒｅｔｏＳＭｓｐｅｅｔｄＦｒｔ，ｔｅｄｎｍｉｓｒｔａｎｔｉａｅ，ｅｔｔｇｏｃｎｒｈｕｒｎｆＤＰｉｒｓｎｅ．ｉｌｒｏｓｙｈｙａｃ

新型轴向磁通双凸极无刷直流电机研究

新型轴向磁通双凸极无刷直流电机研究LIU Aimin;WEI Youshuai;YU Hao;YUAN Ye【摘要】针对传统开关磁阻电机存在输出转矩低的问题,本文介绍的新型轴向磁通双凸极无刷直流电机是一种在传统无刷直流电机的基础上结合开关磁阻电机的工作特性,用通电激磁线圈实现增磁、弱磁,控制输出转矩扩大电机调速范围作用的新型电机.在阐述新型电机结构和工作原理的基础上,分析了新型电机极弧的适用范围和激磁线圈调磁能力,并详细比较了新型电机与传统开关磁阻电机励磁方式及电磁转矩的差异.仿真结果表明,新型轴向磁通双凸极无刷直流电机的输出转矩有一定程度的提高.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】5页(P31-35)【关键词】无刷直流电机;激磁线圈;有限元方法;转矩;轴向磁通;双凸极【作者】LIU Aimin;WEI Youshuai;YU Hao;YUAN Ye【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM33开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，SRM）具有调速范围宽、响应速度快、可控参数多、高容错性、结构简单、坚实耐用等突出优点，可以实现高启动转矩和低启动电流，适用于频繁启动和正反转运行的场合，自问世发展至今，其产品已在一般工业、日用家电、航空工业和伺服系统等各个领域得到广泛应用[1-5]。

但传统开关磁阻电机的双凸极结构和开关形式电源导致其具有输出转矩小、转矩脉动大、功率密度低等缺点，在很大程度上限制了SR电机的进一步推广应用[5]。

为了改善传统SR电机中存在的问题，本文在无刷直流电机的基础上，结合SR电机的结构原理和工作特性，提出一种新的电机结构——轴向磁通双凸极无刷直流电机（Axial Flux Doubly Salient Brushless DC motor，AFDS-BLDCM），即用通电激磁线圈实现增磁、弱磁，控制输出转矩，扩大电机调速范围的作用。

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

了将永磁体置于定子的新型定子永磁型电机，主
永磁体又无绕组等。近期的研究表明，这两种电机都具有高功率密度、高效率等优点引。然而，ＦＰ由于其永磁体直接面对气隙，电枢反应磁通ＳＭ与永磁磁通串连，因此该电机抗去磁能力不强，
（ｏｌｅｏｌｃｉａＥｇｅｒｇｏｔｅｓＵｉｒｔ，Ｎｎｉｇ１０６ｅｓｙａｊ０９，ＣｉａｅＥｒｎｎｖｉｎ２
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｈｓｐｐｒａｓｍｕａｉｎｓｕｙｏｏｅｐａｅｆｕ－ｗｉｃｉｇｐｒｎｎｇｅｔｒｎｔｉａｅ，ｉｌｔｏｔｄｎａｎｖｌ２－ｈｓｘｓｔｈｎｍａｅｔｍａｎｔｍｏｏｌｅ
传统永磁电机都将永磁体置于转子。为了
注和研究。这两种新型永磁无刷电机在结构上有共同点，比如定、转子都为双凸极结构，皆采用定子集中绕组，永磁体都置于定子，转子上既无
防止高速运行时磁钢受到离心力的影响而甩落，在转子上都装有不锈钢或非金属纤维材料制成的固定装置。但这样会引起散热困难，而温升会最终导致永磁体发生不可逆退磁，限制电机出力，减小功率密度等Ｊ。针对上述缺点，近年来出现
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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
陆
炜
程明花

双凸极永磁电机矢量控制的建模与仿真

Ｃ相的永磁磁链与Ａ相差１０，８。表达式为：
：：＋ｃｓ６）＝＝ｏ（０（）２
磁链的变化率为正弦，即反电势波形也为正弦，Ａ相反电势为：
Ｃ — ＴＡ一
立Ｍａｌｂ型，行ＤＰ电机矢量控制系统的ｔ模ａ进ＳＭ
仿真和分析，论证了方法的可行性。
ｄａａｄｌＡＩ：ｔＩｔ一，
一 —
（）３Ｊ
其中叫为机械角速度，公式（）把１代人（）：３得
ｅ一６ｓｎ６）・∞ Ａｉ（０（）４
２８６极斜槽ＤＰ电机两相运行原理／ＳＭ
潍坊
２１６）６０１
摘要：８６极转子斜槽ＤＰ电机进行了深入研究，出了ＤＰ电机的矢量控制，方波电流对／ＳＭ提ＳＭ和
控制相比，电机运行更平稳，速范围更宽，动转矩明显减小；过仿真验证了ＤＰ电机矢量控制的调脉通ＳＭ有效性和正确性。关键词：凸极永磁电机；量控制；子双矢转
第９卷第６期
２００９年１１月
潍坊学院学报
ＪｕｎｌｏｅｆｎｉｅｓｔｏｒａｆＷｉｇＵｎｖｒｉｙａ
Ｖ０．．Ｉ９Ｎｏ６
ＮＯｒ２０￣０９
双凸极永磁电机矢量控制的建模与仿真
韩星海
（潍坊学院，山东
图１８６极ＤＰ电机的剖面图，、子为／ＳＭ定转

电励磁双凸极电机的建模与仿真方法研究毕业论文精品

电励磁双凸极电机的建模与仿真方法研究目录摘要 (3)Abstract (4)第一章绪论 (5)1.1电励磁双凸极电机的发展 (5)1.2飞机发电系统的发展 (6)1.3课题研究的目的和内容 (6)第二章电励磁双凸极电机 (7)2.1 电励磁双凸极电机的结构 (7)2.2 电励磁双凸极发电机的数学模型 (7)2.3 发电运行工作原理 (8)第三章电磁场有限元分析简介 (11)3.1 电磁场基本理论 (11)3.1.1 麦克斯韦方程 (11)3.1.2 一般形式的电磁场微分方程 (12)3.1.3 电磁场中常见的边界条件 (13)3.2 电磁场求解的有限元法 (14)3.2.1 一维有限元法 (14)3.2.2 电磁场解后处理 (16)第四章电励磁双凸极电机模型的建立 (17)4.1 建模工具的探讨 (17)4.2 电机模型的建立 (17)4.2.1 定转子模型 (17)4.2.2 绕组模型 (18)4.2.3 电机材料的分配 (19)4.2.4 励磁电流方向和大小的判定 (19)4.2.5 相绕组电流方向和大小的判定 (20)4.2.6 给定边界条件 (21)4.2.7 其它条件的设定 (22)第五章电励磁双凸极电机的静态特性 (23)5.1 双凸极电机的空载磁链与电势 (24)5.2 空载特性 (25)5.3 负载特性 (27)第六章总结与展望 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)电励磁双凸极电机的建模与仿真方法研究摘要电励磁双凸极电机是一种较为新型的电机，本文研究的是12/8极电励磁双凸极电机，首先简要介绍了电机的基本结构、工作原理和数学模型，并给出了电磁场有限元分析的理论依据，在此基础上建立了Ansoft模型，利用二维电磁场有限元的方法分析了其静态特性，得出了其空载和负载特性。

本文在研究电机性能的同时，对Ansoft仿真软件也进行了比较详细的探讨，在没有具体资料的情况下，对该软件有了初步的认识。

新型模块化磁通切换永磁电机驱动系统建模与仿真研究

新型模块化磁通切换永磁电机驱动系统建模与仿真研究
徐
磊，等
新型模块化磁通切换永磁电机驱动系统建模与仿真研究
徐磊，程明，赵文祥
２０９）１０６（东南大学电气工程学院伺服控制技术教育部工程研究中心，南京
摘
要：磁通切换永磁（ＳＭ）ＦＰ电机是一种新型定子永磁型电机，具有功率密度高、效率高等优点。
子的结构降低了发生转子机械故障和永磁体高温
退磁故障的可能性。已有学者对双凸极永磁（ＳＭ）ＤＰ电机的容错性能进行了分析和研究。而近期研究表明，磁通切换永磁（ＳＭ）机在ＦＰ电
为提高其容错性能，提出了一种具有模块化结构的ＦＰＭＦＰ电机。建立了该电机定子／ＳＭ（ —ＳＭ）转子坐
标系下的数学模型，验证了矢量控制应用于ＭＦＰ电机的可行性。运用ＭｆｂＳｕｉ —ＳＭａａ／ｉｌｋ仿真软件搭ｌｍｎ建了Ｍ．ＳＭ电机系统的仿真模型。研究结果表明，Ｍ—ＳＭ电机是一种新型容错电机，具有优良的ＦＰＦＰ
ＸＵｅ，ＣＨＥＮＧｎｇ，ＺＨＡＯｅｘａｇＬｉＭｉＷｎ・ｉｎ
（ｎｉｅｒｎｓａｃｎｅｏｔｎＣｎｒｌｏＥｇｎｅｉｇＲｅｅｒｈＣｅｔｒｆｒＭｏｉｏｔｆＭＯＥ，ｏｏ
Ｓｕｈａｔｎｅｓｙａｊｇ２０９，ＣｉａｏｔｅｓＵｉｒｉ，Ｎｎｉ１０６ｈ）ｖｔｎｎＡｓａｔｈｕ・ｉｈｎｅｍｎｎ－ｇｅＦＰ）ｍａｈｎｓａｎｗｃｓｆｓｔｒＭｂｔｃ：Ｔｅｆｘｓｔｉｇｐｒａｅｔｒｌｗｃｍａｎｔ（ＳＭｃｉｅｉｅｌｓｏｔｏ－ａａＰ

轴向磁场磁通切换永磁电机控制系统建模及仿真研究

要：提出了一种新型结构的６／１３极定子模块式轴向磁场磁通切换永磁（ＡＦＦＳＰＭ）电机。该电机具
有结构紧凑、转矩密度大、效率高和容错性能强等特点。分析了ＡＦＦＳＰＭ电机结构和工作原理，推导了ＡＦＦ —
ＳＰＭ电机的数学模型。利用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件搭建了ＡＦＦＳＰＭ电机控制系统仿真模型，分别对滑
ｍｏｄｕｌｅｓｍｏｔｏｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｈａｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｃｏｍｐａｃｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｉｇｈｔｏｒｑｕｅｄｅｎｓｉｔｙ，ｈｉｇｈｅｉｃｆｉｅ；轴向磁场磁通切换永磁电机；矢量控制
中图分类号：ＴＭ３０１．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３ — ６５４ｏ（２０１７）０８．００１２．０７
ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＡｘｉａｌＦｉｅｌｄＦｌｕｘ — ＳｗｉｔｃｈｉｎｇＰｅｒｍａｎｅｎｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｌ６／１３－ｐｏｌｅａｘｉａｌｉｆｅｌｄｌｆｕｘ — ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ（ＡＦＦＳＰＭ）ｍｏｔｏｒｗｉｔｈｓｔａｔｏｒ

电动汽车用外转子双凸极永磁电机建模与仿真

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电动汽车用外转千双凸极永磁电机建模与仿真
动工其２７）０（０３
电动汽车用外转子双凸极永磁电机建模与仿真
陈世元申孟奇
（华南理工大学广州５０４）１６０
摘要提出了一种新的建模方法，即在双凸极永磁电机电磁场有限元计算的基础上，利用非线性等效磁网络对双凸极永磁电机进行非线性建模与仿真。最后，用提出的非线性建模和仿真的计算方法，对一台三相１／８极双凸极永磁电机的相绕组电感和动态转矩进行了仿真。结２果表明：相绕组电感和动态转矩的仿真与实验结果一致性较好。关键词电动汽车双凸极永磁电机非线性磁网络仿真
一
个三相１／极外转子双凸极永磁电机２８
设转子极轴线的３。（ｏ机械角）的扇形区域（如图１中虚线框所示），包括转子极的前半部分、
气隙、定子极为重复单元。在重复单元中，假
一
的截面图如图１所示。
５一
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根据电机的对称性，只需分析半个电机的情况，对应的非线性等效磁网络模型如图２所示。
ｒｌ２＋一（＋）Ｇ
一 — ＝ｌＧ
ＩＵ＋２２ａＧ一 —｜Ｇ — ｔＧ＋Ｇ＋｜Ｇ２Ｇ（）：ＩｄＩ【＋＋Ｇ —９ — Ｕ－，（＋９ＧＧＧ２２）＝Ｉ＋Ｇ）一一ｌＧ（＋ｌ２。 — Ｇ。４＝ｌ＋Ｇ＋一一ｌ＝－（ｌ２＋。）Ｇ。．一＋６Ｇ＋Ｇ）Ｇ：６｛一（＋ｌ２ａｌＧＧ：一：Ｉ —｜ｏ３（ＧＧＧ）Ｇ＝ —ห้องสมุดไป่ตู้Ｇ，＋｜９ｌｌ０－Ｕ＋＋＋，，一ＩｌＧ－，一ｌ（ｏｌＧ＋ｌ： —。ｌＧＧＧ＋。ｌＧ）０Ｇ — 。：，ｌＧ＋：，＋Ｉ，Ｇ＋＋＋ｌｌＧ）ＧＧ）： —ｕｏ，－６（ＧＧ＋ｌｌｌ。６ｓｓ＋（＋ｌ — 一６—ｌ — ＧＧ

一种新型轴向磁通双凸极永磁电机的电磁设计的开题报告

一种新型轴向磁通双凸极永磁电机的电磁设计的开题报告一、研究背景永磁电机是一种能够将电能转换成机械能的高效转换装置，广泛应用于各种领域，如船舶、汽车、电力等。

传统的永磁电机主要是径向磁通结构，其结构复杂且在高转速下容易产生振动和噪音。

近年来，国内外学者提出了轴向磁通结构的永磁电机，其结构简单、可靠性高、功率密度大，逐渐受到人们的关注。

本课题要研究的是一种新型轴向磁通双凸极永磁电机，它具有复杂的结构和独特的电磁性能，需要进行电磁设计和优化。

二、研究目的本课题的研究目的是：1. 建立新型轴向磁通双凸极永磁电机的电磁分析模型，分析其电磁性能；2. 优化其电磁设计参数，以提高电机的效率和性能；3. 开展仿真计算和实验验证，验证该电机的性能和可靠性。

三、研究内容及方法本课题的研究内容包括：1. 建立电机的电磁模型，并使用有限元软件进行电场和磁场仿真计算；2. 优化电机的电磁设计参数，包括永磁体的磁性能、绕组的设计、导体的材料等要素；3. 使用ANSYS等电磁场软件对电机进行仿真计算，分析电机的电磁性能；4. 根据仿真计算结果，进行实验验证，并进行电机的性能测试。

本研究将采用有限元计算和实验验证相结合的方法，以提高研究的可靠性和准确性。

四、预期成果本课题的预期成果包括：1. 建立新型轴向磁通双凸极永磁电机的电磁模型，并进行仿真计算；2. 对电机的电磁设计参数进行优化，提高电机的效率和性能；3. 进行电机的实验验证，确认其性能和可靠性；4. 发表相关学术论文或专利。

五、研究进度计划本课题研究的进度计划如下：1. 第一年：建立电机的电磁模型，并进行有限元软件的电场和磁场仿真计算。

2. 第二年：优化电机的电磁设计参数，并使用ANSYS等电磁场软件进行仿真计算。

3. 第三年：进行电机的实验测试，并进行性能分析和优化调整。

4. 第四年：总结研究成果，撰写学术论文或申请专利。

六、参考文献1. 某某，某某. “轴向磁通永磁同步电机研究”[J].中国机械工程，2015，26(12)。

永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究

永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究一、本文概述本文旨在全面探讨永磁无刷直流电动机（Permanent Magnet Brushless DC Motor, PMBLDCM）的设计和仿真研究。

永磁无刷直流电动机作为现代电力驱动系统的关键组件，具有高效率、高功率密度、低噪音和低维护成本等诸多优点，因此在电动汽车、航空航天、家用电器等领域得到了广泛应用。

本文将从理论基础、设计原则、仿真方法、优化策略等多个方面，对永磁无刷直流电动机的设计和仿真进行深入研究。

本文将概述永磁无刷直流电动机的基本工作原理和结构特点，为后续的设计研究和仿真分析奠定理论基础。

接着，重点讨论电动机设计过程中的关键因素，包括绕组设计、磁路设计、热设计以及电磁兼容性设计等，并提出相应的设计原则和优化策略。

在此基础上，本文将探讨基于数值计算的仿真分析方法，包括有限元分析、电路仿真、热仿真等，以评估电动机的性能和可靠性。

本文将总结永磁无刷直流电动机设计和仿真研究的最新进展，展望未来的发展趋势和研究方向。

通过本文的研究，旨在为读者提供一套完整的永磁无刷直流电动机设计和仿真分析框架，为推动该领域的技术进步和应用发展做出贡献。

二、永磁无刷直流电动机的基本原理与特点永磁无刷直流电动机（Permanent Magnet Brushless DC Motor, PMBLDCM）是一种结合了直流电机与无刷电机技术的先进电动机类型。

其基本原理在于利用永久磁铁产生的恒定磁场作为电机的励磁场，并通过电子换向器实现电流的换向，从而实现电机的连续旋转。

这种设计消除了传统直流电机中的机械换向器和电刷，显著提高了电机的运行效率和可靠性。

高效率：由于消除了机械换向器和电刷，减少了能量损失和摩擦，使得PMBLDCM具有更高的运行效率。

高转矩密度：永磁体产生的恒定磁场使得电机在相同体积下能够产生更大的转矩。

良好的调速性能：通过电子换向器，可以实现对电机转速的精确控制，满足各种应用需求。

基于查表法的电励磁双凸极电机建模研究

3%
1
, F+—F-平面的磁通即为励
磁在转子侧的磁。
磁的连续性,
则该磁通在定子侧分入A、B、C、D 相定
子。若忽略定子小的励磁漏磁通，则：
#f 7 #a 8 #b 8
8 #d
( 4)
式中:#a、#b、#c、#d分别为7、B、C、D相与励磁匝
链的磁通;#f为励磁磁通。
磁磁链的关系，可得知励磁磁链表达
的方法对电机的磁链、感应电动
，
结确的点。但
时，效率。
为了电机控制策略的及控制的
定，高效率，文利用
法建立了
DSEM模型。在深入分析DSEM电磁特性基础
，利用
法建立了磁链特性!p (&p, & "与
转矩特性6p( & , & "的三维数据表。基于电压、磁链和转矩方程，并考虑励磁磁链的影响搭建了
电机易抄制应用2021,48（ 6）
研究与设计I EMCA
基于查表法的电励磁双凸极电机建模研究#
明庆永，陈志辉，封成双
(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京211100)
摘要：为了研究电励磁双凸极电机(DSEM)的控制策略，必须建立精确控制模型。DSEM定转子均为双凸极结构，存在明显的边缘效应和高度的局部饱和，其磁链和转矩均为电枢电流、励磁电流及转子位置
为
( ) !f 7 !a 8 !b 8 !c 8 !d 9 #f/#p
( 5)
式中:#和#p分别为励磁绕组匝数和电枢绕组
转子
图2展开图
1.2 DSEM电磁特性分析
DSEM每相
的磁链由电枢绕组与励
磁绕组间互感磁链、电

一种电励磁双凸极磁阻电机的优化建模方法和系统[发明专利]

专利名称：一种电励磁双凸极磁阻电机的优化建模方法和系统专利类型：发明专利
发明人：赵耀,陆传扬,李东东,杨帆,林顺富,李祯,张孟涵,邓明瑞
申请号：CN202111352916.X
申请日：20211116
公开号：CN114329809A
公开日：
20220412
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种电励磁双凸极磁阻电机的优化建模方法，包括以下步骤：根据电机的应用场景选择多个优化目标；通过计算综合敏感度指标从电机本体的结构参数中选取数值最大的前n个结构参数；预设每个参数结构具有M个选择等级，即可得到Mn组参数建模样本；将所有的参数建模样本进行归一化，并按设定比例随机分为训练集和测试集；利用KNN算法对训练集和设定的优化目标进行机器学习，建立电机优化模型，通过测试集检验建立的电机优化模型的精确度。

与现有技术相比，本发明引入了综合敏感度指标对电机本体的结构参数进行缩减，极大地缩减了参数建模样本空间，有效缩小样本所需数据，提高了建模的速度，满足工业对电机快速化优化的要求。

申请人：上海电力大学
地址：200090 上海市杨浦区平凉路2103号
国籍：CN
代理机构：上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：陈源源
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