直线开关磁阻电机气隙磁导的算法研究
低速永磁直线同步电机气隙磁场研究
低速永磁直线同步电机气隙磁场研究本文旨在探究低速永磁直线同步电机气隙磁场的性质。
首先，介绍了电机气隙磁场的基本结构和特性。
其次，分析了低速永磁直线同步电机气隙磁场的磁性配置、磁通变化，分别探讨了低速永磁直线同步电机气隙磁场的有效断面积和气隙磁场强度的变化特性。
此外，研究了气隙内磁场分布特性，以及气隙磁场强度随流线划分的变化特性。
最后，结论得出，低速永磁直线同步电机气隙磁场是复杂而有趣的一个主题，它在机械和电气系统中具有重要的意义。
介绍永磁直线同步电机是一种先进的传动技术，可以实现高精度、高效率的同步控制，它可以实现传动和控制，在机械、汽车和电子行业中具有广泛的应用，因此，了解它的特性已经成为一件重要的工作。
其中一个关键技术是低速永磁直线同步电机气隙磁场的研究。
气隙磁场结构及特性低速永磁直线同步电机是一种高低速比同步电机，其电机气隙磁场是一种三相链接的气隙磁场，结构如图1所示。
图1是一个低速永磁直线同步电机的结构和磁场的示意图，即双极永磁同步电机的气隙磁场结构。
图中分别由磁钢片、永磁体、注油孔、尼龙支架和空气变压器组成，它们合成一个三维气隙磁场。
永磁直线同步电机气隙磁场具有脉冲变化和周期性变化的特性。
它以电枢为中心，沿着电枢的磁场周期性变化，产生脉冲电流，产生极大的电磁力。
同时，它还具有高质量因子和低损耗等特性。
磁性配置及磁通变化电机气隙磁场的磁性配置可以采用多种方式实现，包括气隙内的磁极间的磁场配置和空气变压器的接地配置等。
如图2所示，气隙内的磁极间的磁场配置有多种，如双极配置、三极配置、四极配置等。
根据不同的配置，气隙内的磁通特性会有所不同，果采用双极配置，气隙内的磁通呈现出正确的半正弦曲线。
三极配置会产生三相电流，而四极配置则可以抑制耦合电磁场，从而提高了直线同步电机的性能。
有效断面积及气隙磁场强度变化低速永磁直线同步电机气隙磁场有效断面积是指电枢间隙内磁场的有效断面积，它是电机性能的一个重要参数，其大小受到磁钢片尺寸、气隙容积、空变和永磁体的影响。
第八章_气隙磁导的计算
第八章_气隙磁导的计算气隙磁导是指磁路中的气隙对磁场的传导能力。
在电磁设备中，由于设计或使用的原因，电磁铁的磁路中往往存在着气隙。
气隙对磁通的传导会产生一定的阻碍，使得电磁设备的性能受到影响。
因此，计算气隙磁导是电磁设备设计中的重要环节。
在计算气隙磁导时，需要根据气隙的形状、尺寸和材料的磁导率等参数来确定气隙的磁导。
下面以气隙磁导的计算公式为例来介绍计算方法。
首先，根据气隙的形状和尺寸来选择适当的计算公式。
对于直线形气隙，一般可以使用直线形气隙的磁导计算公式。
对于曲线形气隙，需要根据具体形状选择相应的计算公式。
其次，确定气隙材料的磁导率。
不同的材料具有不同的磁导率，磁导率越大，磁场通过气隙的能力越好。
常见的气隙材料有空气、铁矩形等。
一般情况下，可以根据磁导率表来选择合适的材料。
然后，根据计算公式和所选择的参数来计算气隙磁导。
以直线形气隙为例，直线形气隙的磁导计算公式为：\[\Lambda = \frac{L}{\mu \cdot A}\]其中，\(\Lambda\)表示气隙磁导，\(L\)表示气隙的长度，\(\mu\)表示气隙材料的磁导率，\(A\)表示气隙的截面积。
最后，根据计算结果来评估气隙对磁场的传导能力。
如果气隙磁导较大，则说明气隙对磁场的传导能力较好；如果气隙磁导较小，则说明气隙对磁场的传导能力较差。
需要注意的是，气隙的计算通常是在假设气隙是均匀的条件下进行的。
实际情况中，气隙的形状和尺寸可能会存在一定的不均匀性，从而导致计算结果的不准确。
因此，在实际设计中，需要考虑到这些因素，并采取相应的措施来优化磁路的设计。
综上所述，气隙磁导的计算是电磁设备设计中的重要环节。
通过合理选择计算公式、确定气隙材料的磁导率和计算结果的评估，可以为电磁设备的设计和性能优化提供参考依据。
直线开关磁阻电动机设计与研究
II
目 录
摘 要 ....................................................................... I 目 录 ..................................................................... III 1 绪论 ............................................................ 1 1.1 课题研究的意义 ................................................................................................... 1
This article describes the basic structure of LSRM , makes a detailed analysis of basic characteristics and electromagnetic relations and establishes mathematical model; According to the demand of the system, the article sums up the LSRM design rules through the design method of rotary switched reluctance. The static and dynamic
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第八章气隙磁导计算
第八章气隙磁导计算气隙磁导计算是电磁学中的重要内容，主要用于分析和计算磁场中的气隙磁导率。
本文将从气隙的定义、磁导率的概念入手，详细介绍气隙磁导计算的相关知识。
首先，来看气隙的定义。
气隙是指在磁场中由非磁性材料形成的空隙或间隙。
气隙一般是由实际工程中的两块磁路之间的间隙造成的，比如铁磁材料间的缝隙或者铁芯和线圈之间的间隙等。
在磁场中，磁感应强度（B）和磁场强度（H）之间的关系可以用磁导率（μ）来描述。
磁导率是材料对磁场的响应能力的度量，它的倒数被称为磁阻（Ω），即磁阻等于磁导率的倒数。
对于线性磁性材料，其磁导率（μ）是常数，可以根据材料的特性表查得。
但对于气隙这种非磁性材料，其磁导率（μ）不再是常数，而是与气隙的大小有关。
为了计算气隙磁导率，需要利用气隙的几何特性和磁场的参数来进行。
一般来说，气隙磁导率的计算分为两步：首先是计算气隙的磁场分布，然后根据磁场分布计算气隙的磁导率。
对于狭长的气隙，可以利用气隙的等效磁路模型来计算磁场分布。
在等效磁路模型中，气隙被视为一段长度为l，面积为A的线圈，其磁阻等于气隙的磁阻Ω，线圈的匝数为N。
根据等效磁路模型，可以利用安培定律和法拉第定律建立气隙磁场的电路方程，并通过求解电路方程得到磁场的分布。
在得到磁场分布后，就可以根据磁导率的定义来计算气隙的磁导率。
对于气隙来说，磁导率不是常数，而是与磁场强度的变化有关。
一般来说，可以通过测量磁场强度在气隙两端的值来计算气隙的磁导率。
具体计算方法如下：首先，在气隙两端测量得到的磁场强度值分别为H1和H2；然后，计算气隙的磁感应强度差值ΔB=B2-B1，其中B1和B2分别为气隙两端的磁感应强度值；最后，根据磁导率的定义，计算气隙的磁导率μ=ΔB/μ0H1l，其中l为气隙的长度。
需要注意的是，由于气隙磁导率与磁场强度的变化有关，所以在计算气隙磁导率时，需要选择合适的磁场强度范围，以保证计算结果的准确性。
综上所述，气隙磁导计算是电磁学中的重要内容。
圆筒型永磁动圈式直线电动机气隙磁场和推力解析分析
Ｆ（ ） ｚ ＝
Ｆｏ
—Ｄ≤ ≤ ６ ６≤ 乓 Ｄ
一
（） ８
气 隙
外 壳 铁 心
２５３ １— ． １ Ｘ ０
１０ ８ １ 一 ．６ Ｘ ０
６５ ０。 ． ×ｌ ＿ ’
００６ ．１
４ ８９ １ — ．５ Ｘ ０ ８
８ ３９ １ — ． ８ × ０ ｂ ≤ ≤ ｒ — ｂ
ｆｒ ｌ ａ ｅ ｖ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｅ ｓｏ ｅｆｒ ｌ ｓｖ ｒ ｅ ｏ ａ ｅ ｔ ｈ ｅ ｕｔ ｎ ｅ Ｅ ａ ａｙ ｉ ．Ｔ ｅｃ ｎ ｏ ｍｕ ａ ｗ ｓｄ ｒ ｅ ｎ ｏ ｒ ｃｎ ｓ ｆ ｈ ｏｍｕａｗａ ｅ ｆ ｄ ｃ ｍｐ ｒｄ ｗｉ ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｕ ｄ ｒＦ Ｍ ｎ ｓｓ ｈ ｏ — ｉ ｈ ｔ ｉ ｉ ｈ ｓ ｌ
磁路 ， ２中的 虚 线 为磁 力 图 线 的代 表 。从 图 中我 们可 以 看 出 ， 电机 的磁 路 由永 磁 此
体、 内铁 心 、 隙 、 气 线圈 、 壳 外
铁心组 成 。电机磁路 的路 径 图 ２ 电机 磁 路示 意 图 依照 图 ２所示路径计 算 。 电机磁路 的磁导计算公 式 ：
１ ２永 磁体 工作点 的计 算 ． 电机 中 的永 磁材 料 采 用钕 铁 硼 稀 土材 料 ， 由于 主磁通 与主磁 导相 互 制 约 ， 以本 文 永 磁体 工 作 点 所 的计算 采用 迭代 法 求解 。在 这 里 ， 磁 体 的工 作 点 永 计 算采 用标 幺值 ， 这样 可 以使 得 永 磁 电机磁 路 计 算
ｃｕ ｉ ｎ ｒ ｕｉａ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｈ ｓｍｏ ｏ ． ｌ ｓｏ ｓａ ｅ ｓ ｔｂｌ ｏｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｔ ｉ ｔｒ
永磁无刷电机设计方法气隙主磁场解析分析
− DnIII
R5 n
Pn(r, R4) )sin(nθ) ∆n(R4, R5)
内转子永磁体矢量磁位表达式
∑ AI (r,θ )
=
∞ (( R1 k =1 R2
)n
AnI
(
Pn R1 /
(r, R1) R2 )2n +
1
+
U
n
(r
)
cos(nϕi
))
cos(nθ
)
+
∑∞ (( R1
k =1 R2
)n CnI
=
Br u0
Bθ
=
− ∂A ∂r
Hθ
=
Bθ u0
气隙区域磁感应强度
∑ BIr
=
1 r
∂A ∂θ
=
∞ n=1
− +
( AInr (CInr
np−1 np−1
+ +
BInr −np−1)np sin DInr −n−1)np cos
npθ npθ
∑ BIθ
= − ∂A ∂r
=
−
∞ n=1
p
sin
nπ ，n 2p
=
p,3 p,5 p,L
0
, n = 2 p,4 p,6 p,L
光滑气隙求解区域
求解区域划分
气隙区域I
r
r
BI = µ0 H I
在永磁体区域II
r
r
r
BII = µm H II + µ0 M
极坐标下矢量磁位方程式
∂ 2 AI ∂r 2
+ 1 ∂AI r ∂r
+
1 r
开关磁阻电机的原理及其控制系统
开关磁阻电机的原理及其控制系统开关磁阻电机80年代初随着电力电子、微电脑和控制理论的迅速发展而发展起来的一种新型调速驱动系统。
具有结构简单、运行可靠、成本低、效率高等突出优点，目前已成为交流电机调速系统、直流电机调速系统、无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者。
一、开关磁阻电机的工作原理开关磁阻电机的工作原理遵循磁磁阻最小原理，即磁通总是要沿着磁阻最小路径闭合。
因此，它的结构原则是转子旋转时磁路的磁阻要有尽可能大的变化。
所以开关磁阻电动机采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构，并且定转子极数不同。
开关磁阻电机的定子和转子都是凸极式齿槽结构。
定、转子铁芯均由硅钢片冲成一定形状的齿槽，然后叠压而成，其定、转子冲片的结构如图1所示。
图1：开关磁阻电机定、转子结构图图1所示为12/8极三相开关磁阻电动机，S1. S2是电子开关，VD1, VD2是二极管，是直流电源。
电机定子和转子呈凸极形状，极数互不相等，转子由叠片构成，定子绕组可根据需要采用串联、并联或串并联结合的形式在相应的极上得到径向磁场，转子带有位置检测器以提供转子位置信号，使定子绕组按一定的顺序通断，保持电机的连续运行。
电机磁阻随着转子磁极与定子磁极的中心线对准或错开而变化，因为电感与磁阻成反比，当转子磁极在定子磁极中心线位置时，相绕组电感最大，当转子极间中心线对准定子磁极中心线时，相绕组电感最小。
当定子A相磁极轴线OA与转子磁极轴线O1不重合时，开关S1, S2合上，A相绕组通电，电动机内建立起以OA为轴线的径向磁场，磁通通过定子扼、定子极、气隙、转子极、转子扼等处闭合。
通过气隙的磁力线是弯曲的，此时磁路的磁导小于定、转子磁极轴线重合时的磁导，因此，转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子磁极的轴线O1向定子A相磁极轴线OA趋近。
当OA和O1轴线重合时，转子己达到平衡位置，即当A相定、转子极对极时，切向磁拉力消失。
开关磁阻电机磁场有限元分析
开关磁阻电机磁场有限元分析摘要本文以开关磁阻电机（SR电机）磁场的有限元分析及稳态特性研究为主题开展研究工作，以期促进开关磁阻电机的推广应用及开关磁阻电机磁场理论的发展。
针对开关磁阻电机定、转子极存在显著的边缘效应和高度的局部饱和特点，本文在系统地总结电机电磁场以及工程电磁场数值计算理论的基础上，基于大型有限元分析软件ANSYS，采用全场域二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，一方面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，并总结了电机内磁场的分布规律；另一方面根据计算结果绘制出了开关磁阻电机的磁化曲线族，即iψθ关系曲线，电感曲线和静态转矩曲线等参数，这些工作为--分析开关磁阻电机的工作原理及开关磁阻电机的进一步开发和应用，建立开关磁阻电机合理的非线性模型提供了理论基础和可靠依据。
1 前言开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，SRM）是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。
它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。
英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早，并已取得显著效果，产品功率等级从数w直到数百kw，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。
开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。
它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。
主要有开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分组成。
控制器内包含功率变换器和控制电路，而转子位置检测器则安装在电机的一端。
利用电机电磁场理论和有限元法进行SR电机磁场分析与计算，在SR电机的研究中占据十分重要的地位，它是整个电机设计和运行性能分析的基础。
新型开关磁阻电机磁路的计算与仿真
新型开关磁阻电机磁路的计算与仿真卫鹏，张俊芳（南京理工大学南京 210094）摘要：论文阐述了电机的基本类型及其原理，对比传统开关磁阻电机的基础上着重分析了一种新型开关磁阻电机的系统组成、结构特点，采用的是6/4极拓扑结构，并运用有限元法对新型开关磁阻电机的静态特性进行了分析。
着重分析了不同电枢电流、不同电枢截面积、不同气隙宽度和不同永磁体厚度、不同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，对新型开关磁阻电机的设计具有一定指导意义。
关键词：开关磁阻电机；电磁转矩；有限元分析；永磁体Abstract：Expounds the basic type and principles of motor .On the base of comparing with SR motor，a new Switched Reluctance Motor and its structure and running principle were introduced．Take the 6/4 role model for example，the method FEM was adopted to analyze the static characteristic which was emphasize analyzed under different armature current，different material of permanent—magnet ,different armature area different length of air gap and different thickness of permanent—magnet mode．The relationship between torque ripple and PM width were pointed out，and the structure parameters was educed under the condition of the biggest torque ．And some advices were given for the new Switched Reluctance Motor design.Keywords：Switched Reluctance Motor；Electromagnetic Torque；Finite Element Method；Permanent magnet0 引言新型开关磁阻电机定转子结构外形与开关磁阻电机相似，呈双凸极结构，但它在定子上放有永磁体，所以其磁路与传统的开关磁阻电机也不一样。
气隙磁导计算
积分，得：
r2
r1
0b r2 ln r1
0b r dx d r x
2 1
12
§8-3
一、分割磁场法
分割磁场法
是把包括边缘磁通在内的全部气隙磁通按其可能的路径分
割成若干个有简单几何形状的磁通管，先分别计算每个磁通管的
磁导，再将并联的磁通管磁导相加以求出全部气隙磁通的Λδ。
27
§8-3
40 ml3 I 3I (2 I m) 40 ml3 III 3 III (2 III m)
l3 I
l3 III
则
分割磁场法
3II 40 ml3 II 3IV (2 II m)
2 ( r II )
(3) 1/4空心圆柱体3的磁导
§8-3
分割磁场法
磁通管的平均截面积Sav为
Sav ma
则
4 0 ma 3 (2 m)
20
§8-3
分割磁场法
4 0 ma 3 (2 m)
磁通管的平均长度δ av为
Sav ma
磁通管的平均长度δ av为
当δ ＜3m时，也可以用端面不平行磁根间气 隙磁导的计算式计算。
7
§8-2
数学解析法
二、按照磁路的欧姆定律求气隙磁导Λδ的 方法：
1、对均匀磁场，常用Λ
δ
的计算公式为：
1 0 S R
8
§8-2
数学解析法
2、两平的矩形磁极：
1 0 ab R
式中 Λ
δ
——气隙磁导(H)；
a ——磁极长度(m)； b ——磁极宽度(m)； δ ——磁极间气隙长度(m)；
永磁直线同步电动机气隙磁场及磁阻力分析
∮
1
L
B ( x ) d x. ∫
-∞
∞
1y
( 6)
将式 ( 2 ) ～ ( 5 ) 代入式 ( 6 ) 可得 λ0 F1 2 B 0 ( x) = sin b ( L - 2 x0 ) L 2 τ δ 式中 , b = π / ; a = 1 / 119 e ; β = a rc tan ( b / a ) . 仅考虑动子磁势基波分量时 , 气隙磁密应为式 ( 1 ) 中的 B y 与式 ( 7 ) 中的 B 0 之和 . 图 3 为对应的 解析计算结果 , B y = f ( x ) . 由式 ( 7 ) 可见 : ①定子 铁心长度 L 越大时 , 气隙中磁密直流分量越小 ; ② 当 极数 p为偶数时 , 气隙中磁密直流分量最小 , 当 p 为 奇数时直流分量最大 . 213 定子轭部和动子背铁内的磁通
Ana lyses of the a ir 2gap magnetic f ield and deten t force of permanen t magnet lin ear synchronous m otor
WANG Shu 2hong, X I ONG Guang2yu
( College of E lectrica l and Pow er Engineering, Ta iyuan U n iversity of Technology, Ta iyuan 030024, China)
图 1 垂直运动永磁直线电机结构
Fig11 Construction of the permanent magnet
其中的 一 段 . 图 中 动 子 的 长 度 应 等 于 2 段 定 子 之 间 的 距 [ 1, 2 ] linear synchronous motor for vertical movement 离 , 即 L = L1 + L2 , 这样可保证所产生的提升力连续且均 匀 , 电机运行稳定 . 文献 [ 1, 2 ] 对于相邻定子之间的衔接 、定子绕组间隔距离的偏差对电磁推力造成 的影响已有详细的分析 . 这种布置方式可使 : ①电机定子制造 、安装 、维修方便 , 减小成本 ; ②定子分 段 , 每两段 1, 2; 2, 3; 3, 4; …… 轮流通电 , 以减少损耗 , 节省电能 , 提高效率 .
开关磁阻电机性能的研究与优化设计
开关磁阻电机性能的研究与优化设计开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）是一种适用于高速、高效、高可靠性和低成本的电机。
它的特点是没有永磁体和绕组，通过磁阻来实现转矩产生。
本文将研究SRM的性能，并优化其设计。
首先，我们来分析SRM的性能。
SRM的核心是转子和定子，它们之间的间隙被称为磁阻。
在运行时，SRM通过改变定子和转子的磁阻来产生转矩，从而驱动负载。
与传统电机相比，SRM具有以下优点：结构简单、无永磁体、高效率、高可靠性和低成本。
然而，SRM也存在一些问题，如震动和噪音较大、起动困难、转矩脉动等。
因此，我们需要对SRM进行研究和优化设计，以提高其性能。
为了研究SRM的性能，我们可以从以下几个方面进行分析。
首先是电磁特性的研究。
我们可以通过建立数学模型来分析SRM的电磁特性，如磁场分布、磁阻变化和磁通变化等。
通过研究这些特性，我们可以了解SRM的工作原理和性能表现。
其次是电气特性的研究。
SRM的电气特性包括电流、电压和功率等。
我们可以通过实验和模拟来测量和分析这些特性，以了解SRM的工作状态和效果。
在研究电气特性时，我们还可以考虑SRM的控制方法，如直接转矩控制（Direct Torque Control，简称DTC）和传统的PWM控制方法等。
通过优化控制方法，我们可以提高SRM的响应速度、精度和效率。
第三是热力特性的研究。
SRM的工作会产生一定的热量，如果热量无法有效散发，会影响SRM的性能和寿命。
因此，我们可以通过热学分析来研究SRM的热力特性，如温升、热阻和散热方式等。
通过优化散热设计和材料选择，我们可以降低SRM的温升，提高其工作效率和稳定性。
最后是结构设计的研究。
SRM的结构设计直接影响其性能。
我们可以通过优化磁路设计、转子形状和定子绕组等方式来改善SRM的性能。
同时，我们还可以考虑使用新材料和新工艺，如磁性复合材料和三维打印技术等，来提升SRM的性能和制造效率。
直线开关磁阻电机气隙磁导的算法研究
ＺＨＡＮＧ ａ Ｃｈ ｏ，ＺＨＡＮＧ ｅｚ ｏ ｇ，ＧＵＯ ｉｙ Ｘｕ —ｈ ｎ Ｚｈ — ｕ，ＺＨＡＯ ａ ｇ－ｉ Ｇｕ ｎ ｌ
（ ｈｎｚｏ ｏ ｅ Ｓｐ ｌ Ｃ ． Ｌｄ ， ｈｎｚｏ ５ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｚ பைடு நூலகம் ｇｈｕＰｗ ｒ ｕ ｐ ｏ ， ｔ． Ｚ ｅｇｈｕ４ ０５ ， ｈｎ ） ｙ
中图分 类号 ： Ｍ ５ Ｔ ３２ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： ０ — ８４ ２ １ ）４ ０ ０ — １ １ ０ ７ （０ ０ ０ — ０ １ ０ ０ ４
Ｃａｃ ｌｔ ｎ ａ ｄ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｒｇ ｐ Ｐ ｒ ａ ｃ ｆＬｎ ａ ｌｕａ ｉ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ Ａｉ ａ ｅ ｍｅ ｎ ｅ ｏ ｉｅ ｒ ｏ － Ｓｗｉ ｈ ｄ Ｒｅ ｕ ｔ ｎ ｅ Ｍｏ ｏ ｔ ｅ ｌｃ ａ ｃ ｔ ｒ ｃ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ： Ｔ ｅ ａ ｒｇ ｐ ｍａ ｎ ｔ ｅｄ ｏ ｇ ｅ ｉ ｉ ｕ ｔｉ ｄ ｖｄ ｄ ｉ ｔ ｈ ｙｉ ｄ ｃ ｌｍａ ｎ ｔ ｕ ｕ ｅ ｏ ｈ ｉ ａ ｇ ｅｉ ｆ ｌ ｆ ｍａ ｎ ｔ ｃｒ ｉ ｓ ｉｉ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ｌ ｒ ａ ｇ ｅ ｉ ｆ ｘ ｔ ｂ ｆ — ｃｉ ｃ ｃ ｎｉ ｃｌ
ｏ ｉｈ ｐ ｅ ｉｅ ｍａ ｉ ｍ ｉ ｇ ｐ ｐ ｒ ｎ ｃ ｎ ｎ ｍｕ ａｒ ｇ ｐ ｐ ｒ ａ ｃ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｙ ｔ ｅ ｄ ｖ ｓ ｎ ｍｅ ｈ ｄ． ｆ ｇ ｒ ｃｓ ｘｍｕ ａｒ ａ ｅ ｍｅ ａ ｅ ａ ｄ ｍｉ ｉ ｍ ｉ ａ ｅ ｍｅ ｎ ｅ ｉ ｅ ｉｎ ｄ ｂ ｈ ｉｉｉ ｔ ｏ ｈ － － ｏ
永磁直线电机改进的复数气隙相对磁导及磁场的求解方法[发明专利]
![永磁直线电机改进的复数气隙相对磁导及磁场的求解方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8e57c5c9dd36a32d727581d5.png)
专利名称：永磁直线电机改进的复数气隙相对磁导及磁场的求解方法
专利类型：发明专利
发明人：王明杰,刘小梅,申永鹏,金楠,杨存祥,邱洪波,张志艳,武洁,李彦彦,杨小亮,张帅
申请号：CN201911326386.4
申请日：20191220
公开号：CN110890827A
公开日：
20200317
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提出了一种用于永磁直线电机改进的复数气隙相对磁导及磁场的求解方法，其步骤为：首先，在直角坐标系下建立永磁直线电机永磁体单独作用的无齿槽磁场区域模型，并计算无齿槽磁场区域的无槽气隙磁密；其次，建立永磁直线电机复数气隙相对磁导与气隙区域磁密之间的关系；然后，以电机一个齿距为求解模型，在直角坐标系下确定磁场系数，进而计算永磁直线电机改进的复数气隙相对磁导的垂直方向分量和水平方向分量；最后，根据无槽气隙磁密和改进的复数气隙相对磁导计算不同槽宽下永磁直线电机垂直方向和水平方向的气隙磁密分布。
本发明能够反映结构参数与复数气隙相对磁导和气隙磁密的关系，降低了磁密求解过程的复杂性，提高了计算的准确度。
申请人：郑州轻工业大学
地址：450002 河南省郑州市金水区东风路5号
国籍：CN
代理机构：郑州优盾知识产权代理有限公司
代理人：张真真
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基于dspace的直线开关磁阻电机位置控制系统研究
基于dspace的直线开关磁阻电机位置控制系统研究本文旨在探索直线开关磁阻电机（SWMRM）的位置控制系统，以有效地控制SWMRM的位置和精度。
首先，文章将简要介绍直线开关磁阻电机的概念，以及它在位置控制中的应用。
然后，将介绍有关基于DSpace（DS1104）的位置控制系统研究。
本文将采用迭代外环控制器（CIC）和模型匹配控制器（MMC）进行位置控制。
以下，文章将阐述有关基于DSpace的实验研究以及数据处理过程。
最后，文章将探讨有关本研究的结论以及未来的发展方向。
直线开关磁阻电机（SWMRM）是一种高效的电机，它的特点是结构简单，节省空间，高精度，静态和动态特性良好，并且有很多优势，如高精度，低消耗，快速响应，低噪声，容易集成和低成本。
因此，SWMRM在位置控制中有着重要的作用。
DSpace是一款用于模拟和实验系统设计的电脑编程软件。
此外，它也可以用于仿真和实验系统控制算法。
因此，基于DSpace的SWMRM 位置控制系统研究可以更好地解决实际位置控制应用中的问题。
本文研究在DS1104系统上采用迭代外环控制器（CIC）和模型匹配控制器（MMC）来实现SWMRM的位置控制。
首先，采用CIC算法和MATLAB仿真获得控制器设计参数。
然后，将控制器和SWMRM电机连接到DS1104实验系统中，并配置相应的硬件，如DS1104数模转换器，实现实验系统设计。
接着，开始编写DSpace实验系统的卡片程序，以实现CIC和MMC控制器的正确配置和执行。
数据处理步骤包括DS1104实验数据收集和处理。
首先，使用Labview软件收集DS1104实验数据。
然后，使用Matlab处理实验数据，以计算CIC控制器和MMC控制器的实验结果。
通过此次实验，我们可以得出结论，MMC控制器更适用于控制SWMRM电机的位置。
根据上述研究结果，我们得出以下结论：基于DSpace的SWMRM 位置控制系统可以有效地控制SWMRM电机的位置和精度。
开关磁阻电机的电磁设计方法
开关磁阻电机的电磁设计方法(总59页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--2010 年5 月摘要开关型磁阻电动机驱动系统(Switched Reluctance Drive，简称SRD电动机)。
是20世纪80年代迅猛发展起来的一种新型调速电机驱动系统。
它是由功率变换电路、双凸极磁阻电机、控制器及位置检测器构成。
它的结构极其简单，调速范围宽，调速性能优异，而且在整个调速范围内都具有较高的效率，系统可靠性高，是各国研究和开发的热点之一。
本文介绍了开关磁阻电机的发展历史,应用领域以及它的优点；对三相6/4结构的开关磁阻电机与四相8/6结构的开关磁阻电机进行了比较；对开关磁阻电机的电磁设计与参数优化进行了分析与研究，简单介绍了ANSYS软件在开关磁阻电机电磁分析中的应用；提出8/6结构开关磁阻电机的一种设计方案；并对开关磁阻电机的磁通波形和电机损耗进行了分析。
关键词: 开关磁阻电机，磁场，电磁设计，参数优化ABSTRACTThe switched reluctance drive (SRD) is a new-type drived-electromotor system which develops rapidly since 1980, and consists of power converter circuits、the doubly-salient reluctance motor、the controller and the examination of position. The structure of the SRD is simple. It has a wide range and excellent performance in speed. It also has a high efficiency and high reliability. So the SRD is one of the hot spots which is studied and designed all over the world.This thesie introduced the SRD development history, the application domain as well as its merit; comparison to the three-phase 6/4 structure SRD with four-phase 8/6 structure SRD overall performance. also analysis and research SRD electromagnetism design and parameter optimization, and introduced ANSYS software in SRD electromagnetism analysis application; Proposes 8/6 structure SRD one kind of design proposal; And analysis to the switched reluctance drive magnetic flux profile and the loss of machine.Keywords:switched reluctance motor, magnetic field, electromagn- etism design, parameter optimization目录第1章绪论 (1)开关磁阻电机发展历史 (1)开关磁阻电机工作原理及优越性简介 (1)开关磁阻电机的应用 (2)电动车中的应用 (2)纺织工业中的应用 (3)焦炭工业中的应用 (3)开关磁阻电机的发展趋势 (4)第2章分马力开关磁阻电机的机理分析 (6)分马力开关磁阻电机的平衡基本方程 (6)转矩平衡方程 (7)分马力开关磁阻电机线性模式分析 (8)SR电机的运行特性分析 (11)第3章分马力开关磁阻电机的电磁设计及参数优化 (17)ANSYS软件在开关磁阻电机电磁分析中的应用 (17)ANSYS软件简介 (17)ANSYS电磁场分析 (17)ANSYS具体分析方法 (17)应用实例 (18)ANSYS软件在电磁分析中应用前景 (19)定、转子极弧的确定 (20)主要尺寸与电磁负荷的关系 (21)主要尺寸的确定 (22)其他参数的确定 (24)绕组端电压 (24)转子轭高 (26)转子轴径 (26)定子轭高 (26)定子槽深 (27)气隙 (27)分马力开关磁阻电机电磁设计实例 (27)电磁设计例小结 (33)优化设计 (33)目标函数 (33)优化变量 (34)约束条件 (34)SR与其他电机的有关比较 (35)SR与步进电机驱动系统的比较 (35)SR与异步电机变频调速的比较 (36)第4章分马力开关磁阻电机的磁通波形和损耗计算 (38)分马力开关磁阻电机的磁通波形 (38)引言 (38)基本频率 (38)理想线性模式下的磁通波形 (39)分马力开关磁阻电机的损耗计算 (42)引言 (42)铁心损耗的计算 (42)其他损耗的计算 (43)结论 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录1 英文资料原文 (49)附录2英文资料译文 (55)第1章绪论开关磁阻电机的发展历史开关磁阻电机是80年代随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统，具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点，成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者，引起各国学者和企业界的广泛关注。
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（ 14 ） （ 15 ） （ 16 ）
初级 级数 6 次级 极高 22 mm
=
表1
（ 21 ）
l ry = β rp + β rs l y = β sp + β ss h r —分别为初级和次级极高； 式中：h s 、 C、 C ry —分别为初级轭高和次级轭高； β sp 、 β ss —分别为初级极宽和初级槽宽； β rp 、 β rs —分别为次级极宽和次级槽宽； g—气隙。
图4 计算和仿真所得推力曲线图
· 4·
煤
矿
机
电
2010 年第 4 期
减小永磁同步伺服直线电机磁阻力的研究
1 2 赵瑞芹 ， 田小涛
（ 1. 郑州交通学院 信息工程系，河南 郑州 450062 ； 2. 河南工程技术学校 机电工程系，河南 焦作 454000 ）
基于单个齿与永磁体产生磁阻力的分析 ， 推导出电机的磁阻力。 采用有限元法， 分析电 减小边端效应引起的磁阻力。 样机 枢边端齿的磁场分布情况。缩短边端齿以改变边端磁场分布， 摘 测试结果表明本文提出的方法可行 。 关键词： 永磁同步伺服直线电动机； 磁阻力； 边端齿； 有限元法 中图分类号：TM359. 4 文献标识码：A 文章编号：1001 － 0874 （ 2010 ） 04 － 0004 － 03
绝大部分磁通比较均匀地经初级 在对齐位置， 励磁极和次级铁芯而闭合， 因此可等效为简单的两 级磁路模型， 用磁路法求解。磁路模型如图 3 所示。
(
)
（4） （5）
P2 =
μ0 dw δ +β [ β 2· g
sp tp
P max = P1 + P2 = μ0 d 2·
+
(
h 1 ·ln 1 + s + 0 . 26 π 4g
lg = g
2010 年第 4 期
煤
C ry 2
矿
机
电
1 . 4 × 81 × 32 = 1 . 148 7 T 81 × 39
直线开关磁阻电机电磁参数表
次级 级数 4 每相 绕组 199 N 初级 极宽 32 mm 铁芯 叠长 81 mm 次级 极宽 39 mm 初级 极距 65 mm
· 3·
lr = hr +
有限元和分析计算结果比较
根据相关设计要求， 设计一台直线开关磁阻电 ， ： 6 /4 机 具体要求是 极电机结构， 功率为 1 000 W， 额定电流为 8 A， 额定速度为 5 m / s， 最大推力为 200 N。设计的直线开关磁阻电机的电磁参数如表 1 所 示。 As = Ay ， A r = A ry ； B s = B y ， 根据图 3 所建的模型， B r = B ry 。假设 B s = B y = 1. 4 T， 可以得到： B r = B ry = Bs As B s Lβ sp = Ar Lβ tp
2010 年第 4 期
煤
矿
机
电Hale Waihona Puke · 1·设计研究直线开关磁阻电机气隙磁导的算法研究
张超， 张学众， 郭治宇， 赵广立
（ 郑州供电公司，河南 郑州 450052 ）
依据磁场分割的原则与方法， 将磁路的气隙磁场分割为几个不同形状的柱形磁通管， 利 用该分割法设计了一种精度较高的最大气隙磁导和最小气隙磁导的解析计算方法 ， 并完成了直线 摘 开关磁阻电机的电磁设计。然后采用有限元法计算得到的一相推力 ， 验证了该设计方法的可行性。 关键词： 直线开关磁阻电机； 气隙磁导； 有限元法 中图分类号：TM352 文献标识码：B 文章编号：1001 － 0874（2010）04 － 0001 － 04
(
)
)]
图3
样机磁路模型图
（6）
为简化计算， 假设磁通在磁路中均匀分布、 无漏 、 ， 、 磁通 无磁分流 则可将磁路分为初级磁极 气隙、 次 级磁极、 次级磁轭、 初级磁轭五个磁路段， 不同部分 的磁路长度可以表示为： ls = hs + C 2 （ 12 ） （ 13 ）
图1
对齐位置的磁通路径示意图
Abstract：
The airgap magnetic field of magnetic circuit is divided into the cylindrical magnetic flux tube of
an analytic calculating method several different shapes based on the principle and method of magnetic field division， of high precise maximum airgap permenace and minimum airgap permeance is designed by the division method， final，the electromagnetic design of linear switched reluctance motor is completed and a phasethrust from calculation is verified by finite element method，and the result shows that the design method is feasibly. Keywords： linear switched reluctance motor； airgap permeance； finite element method 圆弧等 ） ， 把气隙磁场分割 近的简单曲线 （ 如直线、 为若干规则形状区域（ 即磁通管 ） ， 用该方法求出了 旋转式开关磁阻电机几个特殊位置的气隙磁导 。文 5］ 献［ 利用直线开关磁阻电机线性模型分析法， 计 ， 算出了最大气隙磁导和最小气隙磁导 该方法是基 于线性数学模型分析法， 计算准确度不够高。 要分 析直线开关磁阻电机， 最重要的是求出最大气隙磁 导和最小气隙磁导。本文应用磁场分割法给出了一 种较为简 便 的 磁 导 计 算 方 法， 利用该方法计算出 LSRM 最大和最小气隙磁导， 并求出对齐位置时的 气隙磁密， 进而得出对应的一相推力， 并在 Magnet ， 仿真软件建立模型 利用有限元法验证了该计算方 法的正确性。 2 气隙磁导的计算 （ 1 ） 假设条件
1
概述
开关磁阻电动机调速系统（ SRD） 作为一种新型 驱动系统. 近年来在电气传动领域得到了广泛的研 究， 在电动车、 矿井运输系统、 泵机以及伺服驱动系 ［ 1］ 。 统等场合都有了实际应用 直线开关磁阻式电 机（ Linear Switched Reluctance Motor， 简称 LSRM） 除 具有传统 SRM 结构简单、 控制灵活、 容错能力强等 不再需要任何转换装置就可以直接产生 的优点外， 推力， 因此它运行可靠， 传递效率高， 制造成本低， 易 比传统旋转式开关磁阻电机有明显的速度 于维护， ［ 2］ 快、 可靠性高等优势 。 LSRM 已成为国际电气工 程界的前沿研究方向， 有着重要的理论研究价值和 在磁悬浮列车动力机电一 广阔的应用前景。 目前， LSRM 的使用是很 好 的 选 择［3］。 体化系统研究中， ［ 4］ 在已有的研究文献中 ， 选择用与磁力线相同或相
(
)
2 H ry （ β rp + β rs ） + 3 H y （ β sp + β ss ） + 2 Hr hr +
(
C ry 2
)
（ 17 ）
式中：J—在额定电流下的安匝数； Hs 、 Hy 、 Hr 、 H ry —分别为初级磁极、 初级磁轭、 次级磁极、 次级磁轭的磁场强度。 气隙中的磁密 B g ： Bg = As Bs = Ag Ag （ 18 ）
由式（ 20 ） 得气隙中的磁密， 即： B s A s μ0 1 . 58 × 0 . 081 × 0 . 032 × 4 π × 10 －7 Bg = = P max g 3 . 837 8 × 10 －6 × 0 . 001 = 1 . 340 3 T 力： B2 1 . 340 3 2 × 0 . 001 × 0 . 081 g F = 2 · Yg = = 116 N 2 μ0 4 π × 10 －7 （ 26 ） 电流为 8 A 时的仿真推力曲线和计算所得到的 曲线如图 4 所示。 （ 25 ） 5］ ， 由参考文献［ 可得到直线开关磁阻电机推
初级 极高 55 mm 次级 极距 97 mm
由式（ 12 ） ～ （ 16 ） ， 可得到在额定电流下的安匝 数计算式： J = Rm φ = 2· 1 ·A s B s + 2 H s h s + C + P max 2
由硅钢的 BH 曲线， 可以得出 H s = H Y = 163 . 6 ， H r = H rY = 123. 7 。 由式（ 17 ） 得： J = 127 3 （ 22 ） 由公式 J = Ni = 199 × 8 = 1 592 ， 计算得到的安 匝数小于由式 （ 17 ） 计算得到的安匝 1 592 ， 故初级 磁密 B s 应该取的再大一点， 直到计算出的安匝数等 于 1 592 。假设初级磁密取 1. 58 T 时， 计算得到的 安匝数等于 1 592 。 由式（ 22 ） 得： L max = JB s A s 1 592 × 1 . 58 × 0 . 081 × 0 . 032 = 82 i2 （ 23 ） （ 24 ）
要：
Calculation and Research on the Airgap Permeance of Linear Switched Reluctance Motor
ZHANG Chao，ZHANG Xuezhong，GUO Zhiyu，ZHAO Guangli
（ Zhengzhou Power Supply Co. ，Ltd. ，Zhengzhou 450052 ，China）