三相磁通切换型双凸极永磁电机的电感特性分析

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混合励磁型磁通切换电机电感特性分析

混合励磁型磁通切换电机电感特性分析
摘 要 :混合励磁型磁通切换电机是一种新型双凸极结构的无刷电机 , 永磁磁场、电励磁磁场和 电枢反应磁场三者互
相耦合。因此 ,需要建立较为精确的数学模型才能深入分析该 电机的电磁性能与运行特性。基于有限元法研 究了一 台
定子 1 2槽转子 l 0极的三相混合励磁磁通切换 电机 电感特性 ,包括 电枢绕组、励磁绕组和两者之间的互感,并在此基
(co lf l tc l n ier g S uhat nvri, ajn 10 6 C i . S h o E e r a E gn ei , o tes U i syN ni 2 0 9 , h a o ci n e t g n)
Abtat H bi- ce u— ih g H F ) ci nwt e f rsl s ah e i u lsln sutr s c: yr e id l s t i ( E S mah es p uhe c i td b i tt c e r d x t fx w c n n ia e y o b s m n w h o y a e r u ,
fu d to r efrh r e e rh o o n a nf t te rs a c nHEFSma hne . i oh u ci s
Ke o ds e e ti a a hi yw r : lcrc lm c ne; h rd e ct d i uca e; f x.wic i g; fn t lm e t n l ss yb i — x ie ;nd tnc l u s th n i ieee n ay i a

ad i , e ae i ut cs try crnu rf ec lf e b i d y a Tas r ao. h sl l a dio t 由- s dc ne ir o nho ose r ef la ot e b P r r fm tn T e e t a tn h x n a n o s en ' er a a n k no i ru y s

基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

沙德尚 1977年11月生,2001年4月毕业于南京航空航天大学电力电子与电力传动专业,获工学硕士学位。

现为中国科学院电工研究所新能源研究室博士生。

主要从事特种电机设计、新能源发电系统的研究。

基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析南京航空航天大学(南京,210016) 沙德尚 邓智泉 孟小利 摘要 双凸极电机是一种新型的电机,它的电感参数对分析它的基本理论和运行特性至关重要。

本文对三相电励磁的双凸极电机建立变网络等效磁路模型。

在考虑励磁磁场和电枢磁场相互作用以及磁路饱和的基础上,利用该方法可以计算在任意转子位置、任意电枢电流、任意励磁电流下任一绕组自感和绕组之间互感。

该计算结果和电磁场有限元分析结果进行比较,验证了该方法的正确性。

最后,得到了不同情况下该电机电感参数变化的一般规律。

叙词 电机 电感 磁路Analysis on I nductance Parametersof Double SalientM otors Based on the Varyi n g Network EquivalentMagnetic CircuitM ethodSha D eshang ,D eng Zh iquan ,M eng X i aol i A b stract :Doub ly salien t m o to rs is a new ly inven ted m o to r of w h ich theinductance p aram eters are really i m po rtan t to its p erfo rm ance analysis.B ased on equ ivalen t m agnetic circu it m odel ,the self 2inductance and m u tual inductance of each co il can be derived easily in arb itrary ro to r po siti on 、arb itrary exciting cu rren t and arm atu re cu rren t of each p hase ,in w h ich the in teracti on betw een the exciting cu rren t field and the arm atu re cu rren t field ,as w ell as the m agnetic satu rati on are taken in to accoun t .T here is a good agreem en t betw een the resu lts of the non linear varying netw o rk m agnetic circu it m ethod and fin ite 2elem en t analysis .F inally the general ru le of the inductance p aram eters under differen t circum stances is p resen ted in th is p ap er .Key words :E lectric m ach ine Inductance M agnetic circu it 1 前言双凸极电机具有可靠性高,功率密度大,结构简单等优点[1],是继开关磁阻电机之后的又一研究方向。

小议混合励磁型磁通切换电机电感特性(精)

小议混合励磁型磁通切换电机电感特性(精)

小议混合励磁型磁通切换电机电感特性0 引言混合励磁型磁通切换(hybrid-excitation flux-switching,HEFS)电机是在永磁式磁通切换电机[1-5]基础之上发展起来的一种新型结构的无刷电机[6-9],其永磁体、电枢绕组和励磁绕组都置于定子内,转子结构简单、可靠、适合高速运行。

然而,由于该类型电机独特的双凸极结构,导致其局部饱和与边缘效应严重,永磁磁场、电励磁磁场和电枢反应磁场三者互相耦合,必须建立较为精确的数学模型才能分析该电机的电磁性能和运行特性。

对于以磁通切换为代表的双凸极结构电机,其电感特性较为复杂,既受电机磁场饱和程度的影响,又与转子位置相关,一般采用有限元法或者磁网络模型进行分析。

然而作为新型结构的HEFS 电机,其电感特性尤其是励磁绕组自感和电枢绕组之间的互感,目前国内外还未有相关文献报道。

为了考虑磁场之间的耦合与局部饱和、边缘效应,笔者基于有限元法对一台定子三相12 槽转子10 极的HEFS 电机电感特性进行了详细分析计算,包括电枢绕组的自感和互感、励磁绕组的自感及电枢绕组与励磁绕组之间的互感。

为了便于电机的控制系统仿真和试验研究,在三相定子静止坐标系基础之上,根据派克变换理论得到了两相转子旋转坐标系下的交直轴电枢电感波形。

1 电机结构和工作原理 1.1 电机结构一台三相定子12 槽转子10 极的HEFS 电机,该电机是在一台同样结构的永磁式磁通切换电机[10]基础之上改造而成的,具体的电机结构和特性可见文献[8]。

1.2 工作原理HEFS 电机工作原理[1]可见,当改变励磁绕组电流的大小与极性时,就可以改变电枢绕组中的永磁磁链,从而控制所产生的感应电势的大小,实现磁场调节功能。

2 电感特性本文分 3 个部分研究了采用铁氧体作为永磁励磁材料的混合励磁型磁通切换电机的电感特性,包括电枢绕组电感、励磁绕组电感以及电枢绕组与励磁绕组之间的互感。

2.1 电枢绕组电感在计算HEFS 电机电枢绕组电感时,其思路和永磁式磁通切换电机相似[11],分2 步进行:①计算空载永磁磁场下每相电枢绕组的磁链,即永磁磁链;②计算一相电枢绕组通电时的合成磁链。

新型双定子双凸极可变磁通记忆电机设计与性能比较

新型双定子双凸极可变磁通记忆电机设计与性能比较

新型双定子双凸极可变磁通记忆电机设计与性能比较
王孙清;于朝;郑恒持;徐纪伟
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2024(52)1
【摘要】结合双凸极结构、双定子和混合永磁体的特点,提出了三种新型双定子双凸极可变磁通记忆电机(DS-DSVFMM)。

通过采用高矫顽力和低矫顽力两组永磁体,实现了电机的高转矩密度和在线调磁功能。

为了充分利用电机的内部空间,高矫顽
力和低矫顽力永磁体以及调磁绕组都被放置在内定子中。

建立该电机的简化等效磁路模型,并分析其磁通调节原理和特性;对三种不同结构DS-DSVFMM的调磁能力、负载转矩和抗退磁性能进行了研究和比较。

对T形DS-DSVFMM进行加工和测试,并通过实验验证了该电机结构及其有限元分析的正确性。

【总页数】8页(P6-12)
【作者】王孙清;于朝;郑恒持;徐纪伟
【作者单位】中国船舶科学研究中心;深海技术科学太湖实验室;深海载人装备全国
重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM351
【相关文献】
1.新型轴向磁通双凸极永磁发电机的设计与分析
2.基于在线调磁的双凸极磁通记忆发电机恒压发电性能研究∗
3.新型轴向磁通双凸极永磁电机设计与建模仿真∗
4.新型
简单凸极转子双定子无刷双馈发电机的设计与分析5.定子不对称极混合励磁双凸极电机改进型非线性变磁网络模型构建方法研究
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双凸极永磁电机基本特性的研究

双凸极永磁电机基本特性的研究
双 凸 极永 磁 ( o byS l n em n n Man t D u l a e t r a e t g e, i P
大 于 e, , 通 正 e i 电流 ; 当 e 为负 , 。 且 此 时 小 于 e, , b e i通 负 电 流 。 B C , 两 相 以相 同 的 方
中 图分 类号 :M3 1 T 5 文献 标 识 码 : A 文章 编 号 :0 0 10 2 0 )3 0 5 - 2 10 - 0 X(06 0 — 0 3- 0
Re e r h o t e Ba i s a c n h sc Cha a t rs is o ub y S le r a ntM a e o o r c e itc fDo l a i ntPe m ne n tM t r
计 出更好 的控 制器 。文 中首先 给 出 了 D P 的控 制 SM 方式 , 然后 通过 多项试 验 分析 了 D P 的基本特 性 。 SM
际 的 反 电 势 波 形
与正弦波有差别 。
22 控 制 方 式 .
图 l D P 电机 实 测 三 相 SM
双凸极永磁 电机进行了研究 , 过若干试验揭示 了其独特 的静态和动态特性。研究结果表明 , 通 双凸极永磁 电机具有
起动 速 度 快 、 矩 电流 比大 、 械 特 性 硬 等特 点 。 转 机 关 键词 : 极 电机 / 凸极 永 磁 电 机 ;静态 和 动 态 特 性 ; 械 特 性 凸 双 机
F u d t nP oet u pr db a oa N trl cec o nai f hn N . 0 3 0 0 o n ai rjc: p o e yN t n aua S i eF u dt no i o S t il n o C a( o 5 37 3 )

永磁磁通切换电机结构参数对电磁性能影响

永磁磁通切换电机结构参数对电磁性能影响

12/10极永磁磁通切换电机结构参数对电磁性能影响研究朱德明1张富浩2(1南京电子技术研究所江苏省南京市2100392南京师范大学江苏省南京市210042)摘要针对三相12/10极永磁磁通切换电机,分析其工作原理并研究空载状态下电磁特性。

利用有限元分析软件Ansoft Maxwell,从变化电机的定子永磁体宽度、转子齿宽度及转子齿高度等角度,探索电机结构参数的改变对电机电磁特性的影响,助力电机优化设计。

关键词:永磁磁通切换电机有限元分析电磁特性中图分类号:Study on Influence of Structure Parameters on Electromagnetic Characteristics for 12/10 Flux-switching Permanent Magnet MotorZhu Deming Zhang Fuhao(1 Nanjing Research Institute of Electronics Technology, Nanjing Jiangsu 210039, China2 Nanjing Normal University, Nanjing 210016 China)ABSTRACT:The operating principle and electromagnetic characteristics under no-load condition of 12/10 pole flux-switching permanent magnet motor(FSPM)are studied using the finite element analysis software Ansoft Maxwell in this paper. By changing the stator permanent magnet width, the rotor tooth width and the rotor tooth height, the influence of structure parameters on the no-load electromagnetic characteristics of FSPM is explored, which is helpful to its optimal design.KEY WORDS: flux-switching permanent magnet motor, finite element analysis, electromagnetic characteristic1 引言传统的永磁电机,其永磁体安装在转子上,随着电机转子转动,永磁体会受到较高的离心力。

电励磁双凸极发电机的电枢反应对外特性的影响分析

电励磁双凸极发电机的电枢反应对外特性的影响分析

图2 Fig. 2
DSG2 发电方式
Block diagram of the DSG2
DSG2 方式的绕组连接方式如图 2 所示。图中, v 的方向为转子的旋 f 的方向为励磁磁链的方向, ea 、 eb 、 e c 为三相感应电势, R 为负载电阻, uo 转方向, 为整 流 器 输 出 电 压。 在 本 文 分 析 中 电 机 转 速 为 2 000 r / min, 忽略电机磁场的端部效应。 1. 2 双凸极发电机磁工作状态分析 以发电机的 A 相为例, 相磁链 ψ A 为转子位置 C 角 θ 的函数, 由于相间的互感系数很小, 可将 B 、
Байду номын сангаас
第4 期

冉等: 电励磁双凸极发电机的电枢反应对外特性的影响分析
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双凸极发电机发电方式的磁能分析
电励磁双凸极发电机( wound - field doubly salient generator, WFDSG) 是一种新型磁阻电机, 该电机 转子均为凸极式, 转子上无绕组、 无永磁体, 结构 定、 [1 - 3 ] 。 这些优点使得双凸极电 简单可靠, 控制灵活 机成为继开关磁阻电机之后的又一全新研究方向 。 由于相电势波形为非正弦, 双凸极发电机一般 与整流单元相组合, 直接采用二极管进行不控整流 [4 ] 获得直流电压, 构成直流发电系统 。 为了提高材 WFDSG 的磁路都需要存在一定程度的 料的利用率, 。 饱和 由于磁链与电枢电流的关系为非线性, 无法 解析求解, 所以对于双凸极发电机的特性分析和研 究一般基于有限元分析软件的数值计算结果 。 同 双凸极发电机电枢反应较为复杂 , 带载后的电枢 时, 反应既有增磁作用又有去磁作用, 这导致磁链和电 枢电流的波形发生畸变, 使得分析电枢电流对磁链、 [5 ] 电压波形的影响较为困难 。 目前对 WFDSG 的研究主要集中在静态特性和 [6 - 11 ] , 且对于双凸极电机电磁 运行控制方式等方面 分析的研究方法, 多限于对磁链、 电压和电流波形的 [7 - 10 ] , 描述与分析 从能量角度研究电枢反应对发电 7 - 9] 机特性影响的文献不多。文献[ 对 WFDSG 在 共阴极发电( switched reluctance generation,SRG) 方 讨论了负载状 式下的空载和负载特性进行了研究, , 、 态下的电枢反应 对比了不同负载 转速和励磁条件 下的电机外特性变化的规律, 为发电机特性研究提 但研究方法主要是依据不同 供了有效的分析思路, 10] 负载下磁链波形的形状来分析电枢反应。文献[ 研究了 WFDSG 在三相不控全桥整流发电 ( doubly salient generating - 2 , DSG2 ) 方 式 下 的 电 流 换 相 过 程, 指出了换相重叠角是影响发电系统外特性的重 要因素, 但并未深入讨论电机电枢反应对外特性的 11]对 1 台 6 /4 结构的永磁双凸极电 影响。文献[ 动机进行了磁能分析, 但未涉及发电状态的外特性 分析。 本文阐述了电励磁双凸极电机的机电能量转 换过程 , 借助有限元数值计算软件 , 针对 1 台 12 /8 极电励磁双 凸 极 电 机 , 分析在不同负载和励磁电 流情况下磁 链 和 电 枢 电 流 的 变 化 特 点 和 规 律 , 从 能量转换的角度分析并揭示了电机电枢反应作用 对电机外特 性 的 影 响 ; 在 仿 真 和 实 验 数 据 的 基 础 上, 分析了双凸极发电机的功率流 , 通过磁能面积 与发电功率的核算来验证 DSG2 发电方式下磁能 分析的正确性 。

永磁双凸极电动机区间等效电感特性及对电机的影响

永磁双凸极电动机区间等效电感特性及对电机的影响
o ub y Sa in r a n a ne o o fDo l l tPe m ne tM g tM t r e
Q V i og, U og—h o L n— e, A GH i ze ,A , 一 u n —h n G OH n Ha a ,I i f fiW N u — hn Y N l , g ag a
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儆 持电棚 28 第 期 0 年 1 0
永磁 双凸极
永磁 双 凸极 电动 机 区 间等效 电感特 性 及 对 电机 的影 响
秦 海鸿 , 郭鸿浩 , 李金飞 , 王慧 贞, 严仰光
( 京航空航天大学 , 苏南京 20 1) 南 江 10 6
中 图分 类号 : M3 1 T 5 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 :04—7 1 (08 O 一0 1 —0 10 0820 )l 04 3
I du t nc ar c e itc nd Is I fue c n Ope a i r o m a e n c a e Ch a t rsis a t n l n eo r tng Pe f r nc
0引 言
自上世纪 9 0年 代 出现 永 磁 双 凸极 电 动机 ( 以 下简 称 D P 电动机 ) SM 以来 , S M 电动 机受 到 了 广 DP 大关 注 。文献 [ 1—3 对 D P 电 动 机 的静 态 特性 ] SM 进行 了研究 , 出电机相绕组 自感 、 给 互感 随转 子位置
电动 工作原理 进行 了研究 。但 目前在 电机 电感 特性
的研究 中 , 未结合 电动 机 的实 际 通 电 区 间对 每个 并
角 的变 化规律 。对 D P 电动 机 的换 流模 式及 SM
槽 后绕组 反 电势波形 如 图 1所示 , 与正 弦相近 , 故把

电动车用外转子10_8极双凸极永磁电机的特性分析

电动车用外转子10_8极双凸极永磁电机的特性分析

电动势为"
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N!电磁转矩
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电机正常运行时的状态进行分析!记定转子齿宽为
.# 则 在 一 个 转 子 极 距 内 各 相 绕 组 的 磁 链 表 达 式 %
!&YZ&YN \&Y& \&Yb\&YL\&Y.\&Y/
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式中#下标Y为 &$b$L$. 或 /#下标 N 表示此量
是永磁体的物理量!第一个下标表示磁链所在相的编
号#第二个下标表示产生磁链的原因所在相的编号!
磁 导 率 )Z l & !%#不考虑电枢 反 应" 气 隙 磁 通 恒 定" 为 永 磁
磁通 -QN & !##忽 略 铁 心 的 磁 滞 和 涡 流 效 应 " 即 铁 耗 & !,#电机结构 参 数 对 称" 每 相 两 个 线 圈 正 向 串
联& !$#忽 略 齿 槽 效 应 转 矩 ’
C!绕组磁链
图 %! 电 机 等 效 磁 路 图
图%中#2N$FN 为 永 磁 磁 导 和 虚 拟 磁 动 势# 2&$2b$2L$2.$2/ 分别为各相定转子齿间的 气 隙磁 导!F&$Fb$FL$F.$F/ 分 别 为 各 相 绕 组 电流产生的 磁 动 势! 由 此 回 路 可 以 看 出# 要 分 析

新型永磁磁通切换电动机的电磁性能及温度分析

新型永磁磁通切换电动机的电磁性能及温度分析

电机 在 额 定 转 速 7 5 0 r / m i n下 运 行 , 电 机 的空 载特性 如 下 。 由 图 6的 电机 空 载 磁 链 波 形 可 以看
出, 电机 的磁 链 为双极 性正 弦 分布 , 与一 般 的双 凸极 永 磁 电机 的单极 性分 布不 同 。 图 7为 电机空 载反 电
W A N G P 打 曙, Q U A N L i , Z HUX i a o — y O n g ( J i a n g s u U n i v e r s i t y , Z h e n j i a n g 2 1 2 0 1 3 ,C h i n a )
Ab s t r a c t : A n e w s t r u c t u r e o f s w i t c h e d l f u x p e r ma n e n t ma g n e t mo t o r wa s p r e s e n t e d a n d t h e mo t o r ' s e l e c t r o ma g n e t i c p e r — f o r ma n e e a n d t h e t e mp e r a t u r e d i s t r i b u t i o n o f d i f f e r e n t p a r t s w e r e a n a l y s e d .F i r s t ,t h e s t uc r t u r e a n d o p e r a t i n g p r i n c i p l e o f
图 1 电 机 结 构 图
布波形 。永 磁磁 密 峰 值 接 近 1 . 7 T, 电枢 电 流 1 0 A
1 . 2磁通 切换 的原 理

外转子双凸极永磁电机电枢磁场对绕组电感特性的影响

外转子双凸极永磁电机电枢磁场对绕组电感特性的影响
郭建龙 ,陈世元
( 华南理工大学 电力学院 ,广州 5 04 ) 16 0
摘 要 :根据电动汽车对驱动电机性能要求,结合双 凸极 电机 的特 点,提 出一种外转子结构 的
双 凸极永磁 电动机 。分别 对 电机 空 载 、负 载 以及 电枢磁 场 单 独 作 用 3种 情 况 下 进 行 了有 限元 分 析 ,得 出在 1个 永磁磁 链周 期 内不 同转子位 置角 和不 同 电枢 电流作 用 下 的磁 场分 布 图 以及静 态参 数特 性 曲线。从 场 的角度分 析 和说 明 了电枢 磁场 对 绕 组 电感 特 性 的影 响 , 电机 的静 态 参 数 也 为 该 电机进 一步 的仿真分 析提 供 了依据 。 关键 词 :外转 子 ;双 凸极 ;永磁 电动机 ; 电枢磁 场 ; 电感特 性 ; 电动汽车
f r n oo n l n i e e ta au e c re ti e a e tma n tcr l o h t r I n lz s e e tr t ra g e a d df r n r t r u r n n a p r n n g e ice f rt e moo . ta ay e m m a d e p ansi fu n e o r a u e n x l i n l e c s f a m t r ma n t f l o h n uca c c a a t rsi s f wi d n s Th g e i i d n t e i d t n e h r ce t o n i g . c e i c e sai a a tr ft e moo a e h y frf rh rn i a in a ay i ft e moo . ttc p r me es o h trp v st e wa u te g smulto n l ss o h tr o i

双三相永磁同步电机驱动技术研究

双三相永磁同步电机驱动技术研究

双三相永磁同步电机驱动技术研究随着科技的不断发展,永磁同步电机驱动技术以其高效、节能、环保等优势,在工业和民用领域得到了广泛应用。

特别是双三相永磁同步电机驱动技术,在某些特定领域具有更为突出的优点。

本文将就双三相永磁同步电机驱动技术的应用和研究进行深入探讨。

在电机驱动技术领域,永磁同步电机驱动技术与传统的电励磁同步电机驱动技术相比,具有更高的运行效率和更好的控制性能。

而双三相永磁同步电机驱动技术则进一步提高了系统的可靠性和稳定性,使其在某些关键领域如高速列车、航空航天、精密制造等具有更大的应用潜力。

双三相永磁同步电机驱动技术的基本原理在于通过磁场分布、转子结构以及控制策略的优化设计,实现电机的平稳、高效运行。

其磁场分布呈正弦规律,使得电机在运行过程中产生的谐波成分较低,从而降低了电磁干扰和机械振动。

同时,转子结构的优化设计使得电机具有更高的能量密度和转矩输出,为系统提供更强劲的动力来源。

在控制策略上,双三相永磁同步电机驱动技术采用先进的矢量控制方法,实现了电机的高效、精准控制。

双三相永磁同步电机驱动技术在多个领域都有广泛的应用,特别是在交通、风电、电动工具等领域更具优势。

在交通领域,双三相永磁同步电机驱动技术应用于高速列车和城市轨道交通系统,提高了系统的运行效率和稳定性。

在风电领域,双三相永磁同步电机驱动技术应用于风力发电机组,降低了运行噪音和提高发电效率。

在电动工具领域,双三相永磁同步电机驱动技术则提高了工具的运转效率和耐用性,降低了维护成本。

随着研究的不断深入,双三相永磁同步电机驱动技术的实验研究与控制策略研究也取得了一定的进展。

在实验研究方面,研究者们通过不断优化电机设计、改进制造工艺,使得双三相永磁同步电机的性能得到了大幅提升。

在控制策略研究方面,研究者们结合现代控制理论和技术,提出了一系列先进的控制算法和策略,实现了电机的高效、精准控制。

尽管双三相永磁同步电机驱动技术已经取得了一定的研究成果,但仍存在一些不足和挑战。

双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究

双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究

双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究
陈世元;郭建龙
【期刊名称】《中国电机工程学报》
【年(卷),期】2008(28)9
【摘要】目前针对双凸极永磁电机的转矩脉动,研究工作主要集中在对换相引起的转矩脉动进行消除和抑制。

考虑到双凸极永磁电机一个显著特点是电磁转矩为磁阻转矩和永磁转矩的耦合,所以从磁阻转矩的角度来分析双凸极永磁电机的转矩脉动。

建立一台12/8极双凸极永磁电动机的数学模型,并通过有限元计算得出其静态参数。

在此基础上通过不同电流、不同转速下多种仿真结果得出磁阻转矩对电机电磁转矩的脉动影响随着电机负载的增加成正比增加,并提出通过合理选择定转子极弧长度
及磁钢参数来减小磁阻转矩、增加永磁转矩,最终减小磁阻转矩对电机转矩脉动的
影响。

仿真结果验证了所提出的方法。

【总页数】5页(P76-80)
【关键词】双凸极永磁电动机;磁阻转矩;转矩脉动;极弧长度;磁钢参数
【作者】陈世元;郭建龙
【作者单位】华南理工大学电力学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM359
【相关文献】
1.双凸极永磁电动机转矩脉动分析 [J], 孙强;程明;周鹗;胡敏强
2.气隙长度对双凸极永磁电动机转矩的影响研究 [J], 程晓玲;王晓远
3.永磁体和气隙对双凸极永磁电动机转矩脉动的影响 [J], 王晓远;马涛
4.电励磁双凸极电动机换相转矩脉动的研究 [J], 邹治锐;陈世元
5.永磁式双凸极电机输出转矩和电流关系研究 [J], 胡勤丰;严仰光
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凸极永磁同步电机 互感

凸极永磁同步电机 互感

凸极永磁同步电机互感
凸极永磁同步电机互感是指在凸极永磁同步电机中,电磁感应过程中产生的互感现象。

凸极永磁同步电机由于采用永磁体和凸极结构,其转矩密度高、效率高、响应快、噪音低等优点使得其在工业控制、机械传动、新能源等领域得到广泛应用。

在凸极永磁同步电机中,由于电流变化引起的磁场变化,会在电机中产生电磁感应现象。

这个电磁感应现象包括自感和互感两种,其中互感是指电流在不同线圈间相互感应产生的电磁感应。

凸极永磁同步电机的互感现象不仅会影响电机性能,还会导致系统稳定性问题。

因此,研究凸极永磁同步电机互感现象是提高电机性能和控制精度的重要方向。

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Abstract
This paper investigates the inductance characteristics of a novel 3-phase (12-stator-tooth/10-rotor-pole) fluxswitching permanent magnet (FSPM) machine with doubly-salient structure based on finite element analysis (FEA). Firstly, the topology and operation principle of the FSPM machine are introduced. Secondly, the apparent and incremental inductances are defined. Then, the conventional calculation method of transforming the inductance in stator frame into rotor frame is performed. To overcome the shortcoming of the conventional method, e.g. time-consuming, a new simplified and fast method is proposed to obtain the d-axis and q-axis inductances directly and accurately at two special rotor positions. The proposed method is validated by the comparison of the predicted results by two ways. Key words: Flux-switching, doubly-salient, permanent magnet machine, inductance, finite element analysis
ψ pm
0
θ
e
0
ψ
Incremental Apparent inductance inductance
θ
i
i
0
θ
Figure 2 Operation principle of FSPM machine
Figure 3 ψ-i curve
The operation principle of FSPM machine can be described in Fig. 2. It can be seen that both the value and polarity of the PM flux-linkage per phase vary with the rotor position [7]. Due to the waveforms of flux-linkage and thus the back-emf are essentially sinusoidal [6][7], it makes the FSPM machine an excellent candidate for brushless AC drive operation. The detailed analysis of the structure of the FSPM machine is presented in [7].
A2 Stator B2 C1 PM
C2
B1
A1
A1
S C2 N N B2 S S A2 N
N C1
S
S B1
N
N A1
S
B1
C2
Winding C1 A2 B2
Rotor
(b) Configuration of PMs and windings
(a) 3-phase FSPM machine
Figure 1 Topologies of FSPM machine
Projects supported by National Natural Science Foundation of China (50377004), Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (20050286020) and the Foundation for Excellent Doctoral Dissertation of Southeast University
2 Topologyg. 1 shows the cross-sections of a 3-phase, 12/10-pole FSPM machine. It can be noted that the rotor of the machine is similar to that of a switched reluctance (SR) machine. In addition, the concentrated windings, similar to those in a SR machine, are employed, which leads to low copper consumption and low copper loss due to short end-windings. Besides, in FSPM machine a concentrated coil is wound around the two adjacent teeth with a piece of PM in the middle. Compared to a SR machine, the main difference lies in the configuration of PMs in the stator, which contains 12 segments of “U”-shape magnetic cores, between which 12 pieces of magnets are inset pre-magnetized circumferentially in alternative opposite directions. Compared to the conventional PM machines having magnets in the rotor, the placement of both PMs and
1 Introduction
Conventional permanent magnet (PM) brushless machines usually have magnets on the rotor. However, brushless machines having magnets on the stator [1], namely doubly-salient permanent magnet (DSPM) machines [2]-[4], flux-reversal permanent magnet (FRPM) machines [5], and flux-switching permanent magnet (FSPM) machines [6][7], have recently been the subject of considerable research. Since inductances are essential parameters for the dynamic performance predictions of PM brushless machines, which significantly affect the output torque/power and the field-weakening capability. Besides, the inductances gradually reduce with an increase in current due to magnetic saturation. Hence, it is necessary to calculate the inductance accurately for the control of the machine taking the saturation-effect into account. For those novel machines, both the self-inductance and mutual-inductance are mostly calculated by the conventional method step by step for each phase based on finite element analysis [3][5][6], which consumes much time and a large quantity of data need to be dealt. In this paper, in addition to the conventional way of transforming the inductance in stator frame into rotor frame, a new simplified and fast method is proposed which can directly calculate d-axis and q-axis inductances at two special rotor positions avoiding the transforming procedure, significantly saving time and workload. The proposed method is validated by the comparison of the predicted results from two methods.
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