双凸极电励磁起动电机的设计与分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Abstract:A 12/8 pole doubly salient electro-magnetic motor was designed， according to the basic requirements of a
type of starter motor. The basic structure， design method and processes were described in detail and the power dimension e quation and the principle of excitation winding turns were derived， then the slot fill factor of the motor was verified. Moreo ver， the finite element analysis model was established according to the size， the static characteristics were simulated with fi nite element analysis (FEA) software，including the air gap magnetic flux density， back EMF，llux，and no-load character istic. Finally， a field-circuit co-simulation model of motor driving system based on standard angle control method was built by electro-magnetic finite element analysis and transient solver of control circuit. The key simulation waveforms were given out. The simulation results verify the rationality and correctness of the design method.
合 预 期 设 计 要 求 ，适 合 作 为 起 动 电 机 使 用 。
1 DSEM基本结构
起 动 电 机
时 ，无法进行故障下灭磁。 因此学者们随后提出了
双凸极电励磁电机（以 下 简 称 DSEM) [8-9]，采用通 电绕组代替永磁体进行激磁。 DSEM用作发电机时
图 1 为本文提出的DSEM的截面图， DSEM定、
的 仿 真 ，给 出 了 关 键 仿 真 波 形 ，仿 真 结 果 验 证 了 电 机 设 计 的 合 理 性 和 正 确 性 。
关 键 词 :双凸极电机; 电励磁;有限元分析;场-路联合仿真
TM 中 图 分 类 号 ： 35
A : ( ) 文 献 标 志 码 ： 文 章 编 号 1004-7018 2016 07-0026-04
转 子 结 构 均 为 凸 极 结 构 且 极 弧 大 小 相 等 ，图 示 “伊” 代表流人，电流为正;“ •”代 表 流 出 ，电流为负。 每
设计分祈
M 特老机摇 2016年第44卷第7 期
双凸极电励磁起动电机的设计与分析
I I I 蔡 一 正 ，2 ，戴 卫 力 ，2 ，翟 苏 巍 ，2
( 1 .江苏省输配电装备技术重点实验室，常 州 213022;2.河海大学，常 州 213022)
摘 要 :根据某型起动机的基本要求，设 计 了 一 台 1 2 /8 极双凸极电励磁起动电机，给出了电机的基本结构，详
蔡 一 正
双凸极电机是在开关磁阻电机[1-2]基础上发展
过有限元建模设计一台1 2 / 8 极 DSEM，并对其气隙
，等 起来的一种新型电机，具 有 结 构 简 单 ，控 制 方 便 ，容 磁密、磁链、反电势、空载特性等电磁特性进行分析。
双 错 性 好 ，功率密度和效率高等优点，在电动汽车、风 最后建立“场 - 路 ”联 合 仿 真 模 型 ，对其负载机械特
凸 力发电、航空航天等领域具有广阔的发展前景[3-5]。 性进行仿真分析。 仿 真 结 果 表 明 ，设计结果基本符
极 电 励 磁
上世纪9 0 年 代 T.A.Lipo教授提出的双凸极永磁电 机 （以 下 简 称 DSPM) [6-7]由 于 采 用 永 磁 体 励 磁 ，因
而作电动运行时，不 能 进 行 弱 磁 升 速 ，作发电运行
Key words:doubly salient motor; electro-magnetic; finite element analysis;field-circuit co-simulation
少 。 本文研究了 DSEM的基本设计方法，详细叙述
0引言
了 DSEM设 计 流 程 ，并给出了相应的尺寸方程。 通
细 叙 述 了 电 机 的 基 本 设 计 方 法 和 流 程 ，给 出 了 双 凸 极 电 机 的 功 率 尺 寸 方 程 和 励 磁 绕 组 的 匝 数 确 定 原 则 ，并验 证 了
电机的槽满率。同时，根据所设计电机尺寸，建立了有限元分析模型，对电机的气隙磁密、反 电 势 、磁链以及空载特
性等进行了分析与仿真验证。最 后 ，还通过“ 场- 路 ” 结合建立了双凸极电机驱动仿真系统，进行了标准角度控制下
Design and Analysis of Double Salient Electro-Magnetic Motor CAI Yi-zheng1，2，DAI Wei-li1，2，ZHAI Su-wei1，2
(1. Jiangsu Key Laboratory of Power Transmission and Distribution Equipment Technology， Changzhou 2 1 3 0 2 2 ，China; 2. Hohai University， Changzhou 2 1 3 0 2 2 ，China)
type of starter motor. The basic structure， design method and processes were described in detail and the power dimension e quation and the principle of excitation winding turns were derived， then the slot fill factor of the motor was verified. Moreo ver， the finite element analysis model was established according to the size， the static characteristics were simulated with fi nite element analysis (FEA) software，including the air gap magnetic flux density， back EMF，llux，and no-load character istic. Finally， a field-circuit co-simulation model of motor driving system based on standard angle control method was built by electro-magnetic finite element analysis and transient solver of control circuit. The key simulation waveforms were given out. The simulation results verify the rationality and correctness of the design method.
合 预 期 设 计 要 求 ，适 合 作 为 起 动 电 机 使 用 。
1 DSEM基本结构
起 动 电 机
时 ，无法进行故障下灭磁。 因此学者们随后提出了
双凸极电励磁电机（以 下 简 称 DSEM) [8-9]，采用通 电绕组代替永磁体进行激磁。 DSEM用作发电机时
图 1 为本文提出的DSEM的截面图， DSEM定、
的 仿 真 ，给 出 了 关 键 仿 真 波 形 ，仿 真 结 果 验 证 了 电 机 设 计 的 合 理 性 和 正 确 性 。
关 键 词 :双凸极电机; 电励磁;有限元分析;场-路联合仿真
TM 中 图 分 类 号 ： 35
A : ( ) 文 献 标 志 码 ： 文 章 编 号 1004-7018 2016 07-0026-04
转 子 结 构 均 为 凸 极 结 构 且 极 弧 大 小 相 等 ，图 示 “伊” 代表流人，电流为正;“ •”代 表 流 出 ，电流为负。 每
设计分祈
M 特老机摇 2016年第44卷第7 期
双凸极电励磁起动电机的设计与分析
I I I 蔡 一 正 ，2 ，戴 卫 力 ，2 ，翟 苏 巍 ，2
( 1 .江苏省输配电装备技术重点实验室，常 州 213022;2.河海大学，常 州 213022)
摘 要 :根据某型起动机的基本要求，设 计 了 一 台 1 2 /8 极双凸极电励磁起动电机，给出了电机的基本结构，详
蔡 一 正
双凸极电机是在开关磁阻电机[1-2]基础上发展
过有限元建模设计一台1 2 / 8 极 DSEM，并对其气隙
，等 起来的一种新型电机，具 有 结 构 简 单 ，控 制 方 便 ，容 磁密、磁链、反电势、空载特性等电磁特性进行分析。
双 错 性 好 ，功率密度和效率高等优点，在电动汽车、风 最后建立“场 - 路 ”联 合 仿 真 模 型 ，对其负载机械特
凸 力发电、航空航天等领域具有广阔的发展前景[3-5]。 性进行仿真分析。 仿 真 结 果 表 明 ，设计结果基本符
极 电 励 磁
上世纪9 0 年 代 T.A.Lipo教授提出的双凸极永磁电 机 （以 下 简 称 DSPM) [6-7]由 于 采 用 永 磁 体 励 磁 ，因
而作电动运行时，不 能 进 行 弱 磁 升 速 ，作发电运行
Key words:doubly salient motor; electro-magnetic; finite element analysis;field-circuit co-simulation
少 。 本文研究了 DSEM的基本设计方法，详细叙述
0引言
了 DSEM设 计 流 程 ，并给出了相应的尺寸方程。 通
细 叙 述 了 电 机 的 基 本 设 计 方 法 和 流 程 ，给 出 了 双 凸 极 电 机 的 功 率 尺 寸 方 程 和 励 磁 绕 组 的 匝 数 确 定 原 则 ，并验 证 了
电机的槽满率。同时，根据所设计电机尺寸，建立了有限元分析模型，对电机的气隙磁密、反 电 势 、磁链以及空载特
性等进行了分析与仿真验证。最 后 ，还通过“ 场- 路 ” 结合建立了双凸极电机驱动仿真系统，进行了标准角度控制下
Design and Analysis of Double Salient Electro-Magnetic Motor CAI Yi-zheng1，2，DAI Wei-li1，2，ZHAI Su-wei1，2
(1. Jiangsu Key Laboratory of Power Transmission and Distribution Equipment Technology， Changzhou 2 1 3 0 2 2 ，China; 2. Hohai University， Changzhou 2 1 3 0 2 2 ，China)