绕组跨接式分体双转子开关磁阻电机的研究和设计
毕业设计(论文)PPT答辩-开关磁阻电机调速系统设计
• (3)了解采用TMS320F2407设计控制器的硬 件电路，结构和功能。
• （4）应用matlab在SR电动机进行电机的性 能仿真。
一：开关磁阻电机的原理
• 1.1：SRD的基 本结构
3.2：基于DSP的SRD系统硬件结构 框图
3.3：DSP软件整体流程图
四：系统仿真
• 4.1：仿真模型与分析
电流滞环模块
功率变换半桥模块 位置角转换模块
4.2：仿真结果
相转矩波形 相电流波形
结论
• 在这篇论文中，详细描述了SRM驱动系 统的变速仿真的有效动态模型，提出的模 型具有普遍性，它由几个子模块组成。因 此，它很容易被修改，可以应用于任何相 数的SRM电机。仿真结果表明，双闭环复合 控制方法的设计既适合瞬时状态又适合稳 定状态。这种模式是理想模式，验证了在 各种应用范围内SRM驱动系统在稳态和暂态 期间的不同的控制算法。
致谢
• 最后感谢各位领导从百忙之中抽空为本人 答辩，谢谢你们。
2 二：系统主ຫໍສະໝຸດ 路• 2.1：系统结构 框图如下
2.2：主回路方案图 请输入内容
三：开关磁阻电机调速系统
的设计
• 3.1：SRD硬件系统结构概述
• 系统的硬件电路是整个调速系统的重 要组成部分，它应能准确、快速的检测整 个系统中所有物理量的检测、计算、判断 和处理，并且能完成通讯、显示等功能。 本文的调速系统主要包括三相（6/4）开关 磁阻电机、功率变换器、位置检测电路、 电流检测电路、以TMS320LF2407为核心的 控制器、液晶显示电路以及键盘输入电路 等。下面将详细介绍各个部分的功能以及 器件的选用。
新型双转子轴向磁通分块开关磁阻电机
控制算法需要进一步优化
为了实现电机的更优性能，需要进一步研究和优化控制算法。
应用前景与展望
电动汽车驱动
新型双转子轴向磁通分块开关磁阻电机具有较高的转矩密度和效率 ，适用于电动汽车驱动系统，可提高车辆的续航里程和动力性能。
工业自动化
简单可靠的控制方案
开关磁阻电机的控制方案简单可靠， 适用于需要可靠运行的应用场景，如 航空航天、工业自动化等。
较低的噪音和振动
开关磁阻电机具有较低的噪音和振动 ，适用于需要安静运行的应用场景， 如家用电器、医疗器械等。
03
电磁场分析与计算
电磁场基本方程
麦克斯韦方程组
01
Байду номын сангаас
该方程组描述了电磁场的性质和运动规律，包括电场强度、磁
随着电力电子技术和微控制器技术的发展，对开关磁阻电机的性能提出了更高的 要求，需要其具备更高的运行效率和更低的噪声。因此，研究新型双转子轴向磁 通分块开关磁阻电机，对于提高开关磁阻电机的性能具有重要的理论意义和应用 价值。
研究现状与发展
目前，国内外学者针对开关磁阻电机的优化设计进行了大量研究。其中，双转子轴向磁通开关磁阻电 机作为一种新型的电机结构，具有轴向磁场、双转子、分块定子等优点，引起了研究者的广泛关注。
控制策略
通过优化控制策略，可以 实现电机的平稳运行和快 速响应。
性能优势
与传统的开关磁阻电机相 比，该电机具有更高的功 率密度和效率，同时降低 了转矩脉动和噪声。
研究不足与展望
理论研究尚不充分
目前对新型双转子轴向磁通分块开关磁阻电机的理论研究尚不充 分，需要进一步探索其工作原理和性能特点。
新型双转子磁通切换电机的设计及转矩特性的研究
新型双转子磁通切换电机的设计及转矩特性的研究刘玉雷，曹江华，李凡昌(华南理工大学电力学院，广州510640)[摘要]磁通切换电机具有功率密度高、转矩密度大等优点，并且具有较宽的调速范围，在混合动力汽车上受到广泛应用。
针对混合动力汽车需要电动机提供较大出力的需求，本文设计了一台新型双转子磁通切换电机，并采用有限元仿真进行了验证，结果表明该电机的输出转矩比传统的磁通切换电机提高了 10%。
最后通过优化定子齿的结构来削弱齿槽转矩，并取得了很好的效果。
[关键字]磁通切换；双转子；输出转矩；齿槽转矩；定子齿；新型电机[中图分类号]TM352 [文献标志码]A [文章编号]1000-3983(2018)04-0015-06Design of New Double Rotor Flux Switching Motor and Study on Its Torque CharacteristicsLIU Yulei, CAO Jianghua, LI Fanchang(College of Electric Power South China University of Technology, Guangzhou 510640, China) Abstract: Flux switching motor has many advantages, such as high power density and large torquedensity, and also has wide range of speed regulation, it has been widely used in hybrid electricvehicles. In order to meet the requirement of large power supply for hybrid electric vehicle, thispaper designed a new type of double rotor flux switching motor, and verified by finite elementsimulations. The results show that the output torque of the motor is 10% higher than that of thetraditional flux switching motor. Finally, the cogging torque is reduced by optimizing the structure ofthe stator teeth, and good results are achieved.Key words: flux switching; double rotor; output torque; cogging torque; stator tooth; new motor〇前目随着能源结构的转变，针对风力发电以及混合动 力汽车的研究也开始大量出现，传统永磁电机以其结 构简单、功率密度高、运行可靠性高及维护成本低的 优点受到了人们的重视。
双转子永磁风力发电机研究_硕士学位论文 精品
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v山东大学硕士学位论文lliil符号说明肺一真空磁导率g一每极每相槽数k一基波绕组因数见一以绕组轴线为坐标原点的电角度六一磁块的充磁方向所一永磁体相对磁导率一每相绕组串联匝数j一单个集中线圈的匝数氏一定子开口齿槽宽度嘶一槽距角口一距槽中心线的空间位置角一内外转子电机直轴间的位置角0一定子轴向长度一基波磁场磁链l一电枢反应电感露一剩余磁化强度p一标量磁位人ola
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开关磁阻电动机发展综述
［４］
刘迪吉、曲民兴、朱学忠、刘闯，
Ｎ０２，Ｐ．１０９～１１５．
２００３，Ｖ０１３５
１６
四、结语 ＳＲ电机还年轻，它和传统的直流调速系统及交流变频调速系统相比，有很多优点，但 也有一些缺点，在一些理论和实践问题还待深化。理论上，它还不能说很成熟，统一的理论 及优化设计、系列设计还有待研发；技术上，制约发展的是缺少适于ｓＲ电机技术需求的专 用模块、专用芯片，成熟、实用的无直接位置检测器也需要尽快进一步开发；生产上，目前 ｓＲ电机生产规模还太小，缺少系列批量产品和强大的研发生产基地；市场上，各行备业接 受它还有一个过程，需要宣传它、开发市场。相信经过大家多方面的重视和努力，随着电子、 微电子技术进步，ＳＲ电机将会有广阔的发展前景，在微特电机行业中同样会有很大的发展 空间。
２．
电动车辆驱动应用 具有串励特性的ｓＲ电机，适合车辆电驱动应用。英国最早期的应用中就有有轨电车应
用的实例。随着环保要求提高、动力电池技术进步，电动车发展有越来越高的呼声和现实性， ＳＲ电机以它性能好，有较好的制动和能量回馈能力，被视为电动车的一个可选择驱动方案。 美国ＤＥＬＰＨＩ公司开发了ｓＲ电机驱动的电动汽车，ＥＭＢ公司开发了ＳＲ电机驱动的电动摩托 车。我国在ＳＲ电机的电动车方面研究也很活跃，以华中科技大学为首研发的电动汽车已见 成效．中国矿业大学研发的矿车驱动取得成功，南京航空航天大学也成功开发了电动摩托车。
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介绍的航空电源，都是很有新意的。特别是由于ｓＲ电动机起动性能好，电动发电双功能可 控性好、实现容易，因此在直流电源体制下作汽车和飞机的起动／发电机有独特的优越性， 美国ＳＵＮＩ）ＳＴＲＡＮＤ公司的８０ＫＷ ＳＲ起动／发电机将在第四代战斗机中应用。国内也有少数院校 正在从事这方面研究，像南京航空航天大学成功研制的ｓＲ起动／发电机得到很高评价。
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r®计分祈a n d a m ls i绕组跨接式分体双转子开关磁阻电机的研究和设计紙•屯机i2〇16年第44卷第7期胡余生U2,陈彬童童2(1.珠海格力电器股份有限公司，珠海519000;2.珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司，珠海519000)摘要:为解决转子分体式开关磁阻（S-SR)电机效率提升不理想问题，对绕组跨接式分体双转子开关磁阻 (DJ-S-SR)电机进行研究。
该电机采用内外转子单端同轴输出结构，双套轴承，避免了双转子电机常用的悬臂结 构可能造成的轴承寿命缩短问题。
绕组采用跨接，避免内外磁路共轭引起的定子轭部饱和。
研究了定子外径、内径比值，定、转子极弧，内、外转子相错角对性能的影响程度。
在同体积下研制3.5 kW的V-SR电机和DJ-S-SR电机，对比实测效率，确认了DJ-S-SR电机的性能优势。
关键词：开关磁阻电机;分体双转子;绕组跨接式中图分类号:TM352 文献标志码:A文章编号:1004-7018( 2016) 07-0008-05Research and Design of the Double Segment Rotor with Winding Jumper Switched Reluctance MotorHU Yu-sheng1^1，CHEN Bin1，2，TONG Tong1(1. Gree Electric Appliances，Inc.of Zhuhai，Zhuhai519000，China;2.Green Refrigeration Equipment Engineering Research Center of Zhuhai Gree Co.Ltd. ,Zhuhai519000, China)Abstract:In order to solve the problem that the efficiency of S-SR motor is not ideal，DJ-S-SR motor was studied in this paper.This motor's structure with internal and external rotor，single-ended and coaxial output and double sleeve bearing，can avoid the double rotor motor's bearing life shorten caused by using the cantilever structure.The ministry of the stator yoke's saturation caused by the conjugation of internal and external magnetic circuit was avoided by adopting the winding jumper.How the ratio of stator's outer diameter and inner diameter，the stator and rotor pole arc coefficient，the stagger angle of inner and outer rotor impact on the motor performance were researched.Finally，3.5 kW V-SR motor and DJ-S-SR motor under the same volume condition were designed and confirmed the DJ-S-SR motor's advantage in efficiency after comparing the efficiency of practical test.Key words：switched reluctance motor；double segment rotor；winding jumper0引言开关磁阻电机（以下简称SRM)结构简单，坚固 耐用，冷却方便,对高温等恶劣环境适应性强，还具 有控制灵活，可靠性高，容错能力强等优点。
基于上 述优点，SRM在航空航天、电动车系统以及新能源 系统等领域具有应用优势，成为各国研究和开发的 热点[1-8]。
磁阻式电动机最早可追溯到19世纪40 年代[7]，随着电力电子的发展，SRM系统也不断完 善;近年,SRM新结构的研究成为热点，格外引人注 目的是转子分体式开关磁阻（以下简称S-SR)电机 结构的提出。
S-SR电机结构于2002年由英国纽卡斯尔大学 的B.C Mecrow教授提出[8]，2011年南京航空航天 大学邓智全教授及其同事在多篇专利及论文中深人 阐述[9-10]，2011年长崎大学工学部在日本电机展上 展示了 S-SR样机，并将研究成果进行文献公开。
S-SR电机的磁路结构使其在铜损和铁损上均收稿日期:2016-03-01具有优势，同时日本学者在研究S-S R电机时指出 其不仅可提高性能,亦能减小单齿径向力[11-12]，可 有效缓解SRM噪声问题。
然而S-S R电机绕组跨 距大，因而端部过大，不仅造成了材料的浪费，绕组 端部额外的铜耗影响了性能的发挥，限制了 S-SR 电机的发展和应用。
本文提出的绕组跨接式分体双转子开关磁阻 (以下简称DJ-S-SR)电机可解决以上问题，首先介 绍了该电机结构和特性，其次总结关键尺寸对电机 性能的影响，最后通过实际样机的对比测试,证明了DJ-S-SR电机的优越性和可行性。
1 DJ-S-S R电机的结构和工作原理1.1 DJ-S-SR电机的结构图1给出了 DJ-S-SR电机结构示意图:定子支 架通过螺钉固定在机壳上，定子通过安装孔固定在 定子支架的臂上，定子支架布置有大轴承和小轴承 共两套，转轴同内转子紧固为一体，可旋转的布置在 小轴承的内圈;外转子支架同外转子通过焊接方式胡余生，等绕组跨接式分体双转子开关磁阻电机的研究和设计抵特老机摇 2016年第44卷第7期固定为一体，可旋转的布置在大轴承的外圈，外转 子支架的尾端通过过盈或内外花键的方式紧固在轴 上，即实现了内外转子同轴输出转矩，轴伸端通过电 机支撑端盖的轴孔伸出，电机的引出线通过机壳引 出，轴同机壳之间以及外转子支架同机壳之间采用 润滑脂或油封密封，机壳外部具有凸缘结构用于固 定在使用设备上。
轴承定字组件外转子铁心 电机支擔端盖图1 DJ -S -SR 电机结构示意图内转子和外转子均为分体结构，由多个扇形导 磁块均勻地固定在不导磁支架上形成整体。
各个导 磁块在圆周方向存在用于隔磁的距离;其中，各内转 子块通过T 型槽固定在不导磁支架上，各外转子块 焊接固定在外转子支架上。
定子具有内层槽和外层槽，每个槽、齿均径向相 背，槽内布置绕组，内外层齿共轭。
令内、外层槽数均为Ns 、内、外转子的块数均为 ，电机相数为m ，遵守以下关系：LCM ( N s ,N r ) =mN r }LCM(Ns,Nr ) > Ns > N j定子绕组为集中卷结构，元件的两个圈边分别 布置在周向相邻的内层槽和外层槽中，绕组端部斜 跨在定子轭部上，各相绕组周向依次排布。
相比绕 组元件的两个圈边布置在径向相对的内、外层槽中 的绕制方式，跨接式绕组使定子轭部的磁力线沿周 向铺开，消除了磁力线的“共轭”现象（如图2所 示），故而在其他设计相同的情况下，可将轭部厚度 减薄近一半，减薄轭部的空间可用于增加用铜量降 低铜损或用于减小电机体积。
(1)r 设计分祈e s ig n a n d a n a ly s is 詪1.2 DJ -S-SR 电机的工作原理DJ -S -S R 电机在运行过程中，最小磁阻时：内转子块、内层的相邻齿形成闭合磁路，主要磁通路径 除气隙外，主要为导磁铁心;最大磁阻时：内转子块、 内转子块之间的空气隙、内层的相邻齿形成闭合磁 路，主要磁通路径除气隙及铁心外，还包含相邻转子 齿块间的（空气)距离;外转子磁路亦然。
磁路的闭 合路径虽然同普通SRM 不同，但仍存在类似于普通SRM 磁阻变化的曲线；如图3所示，电感随转子转动存在变化曲线;根据t (兹，i )=H，在dL 为正值，即电感上升区间保持电流输出，并在电感下降 前，续流完毕，依次轮流导通，可获得连续的转矩输 出。
I,Lk图3电感及相电流随转子位置示意图(A 相）图 4 示意了 DJ -S-SR 电机在 0。
，12。
，30。
，45。
时的转子位置图及主磁通磁力线。
运行过程如下：0。
时，A 相开始导通，磁阻效应引起的磁拉力产生转 矩;12毅时，电感大幅增加，A 相电流达到稳定状态； 30毅附近，B 相开始导通，A 相开始关断，进人续流状 态;45毅时，A 相续流完毕，电流为零，B 相重复A 相 过程，C 相重复B 相过程，如此反复，达到转矩的连 续输出。
图2磁力线共轭及不共轭情况对比(c) 30。
（d )45。
图4不同转子位置下转子平面示意图2磁路特性分析为直观地描述DJ -S-SR 电机的磁路特性，将双 转子简化为单转子，同常规结构开关磁阻（以下简称V -SR )电机的等效磁路图进行对比。
V -SR 电机及DJ -S -S R 电机气隙磁阻，转子铁心磁阻、定子铁 心磁阻分别定义为Rgap ，Rfe ，Rsfe ，Rfe ，R:fe 。
V -SR 电胡余生，等绕组跨接式分体双转子开关磁阻电机的研究和设计g 沣筘苕滩犁3弇#靣薇淋申屮溫洚有沴抖茹逋囲镞41阡命湓M泰知冬e2016#满44#满7SiOT^—^(谢同)伞湼，著F 3,^;3冷卸S雒菡函知#溶»蕺函笤S5.S6驾邻。
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