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基于有限元法的开关磁阻电机建模及验证

0引言目前,一种新型调速驱动系统开关磁阻电机在工业领域取得了广泛应用[1]。由于其特殊的双凸极结构,导致电磁特性具有高度的非线性特性,用传统方法难以建立准确的数学模型[2-4]。开关磁阻电机的建模方法主要有准线性建模法、非线性建模法、有限元法等。文献[5]利用分段线性化,推导建立了开关磁阻电机的准线性模型,由于准线性模型认为绕组电感是线性的,因此该模型计算精度较低。文献[6]通过数值分析和实验获得了电机完整的电流-位置-磁链曲线,将得到的曲线以二维表格的形式存入计算机,用查表的方法获得非线性模型,该模型精度有所提高,通常用于求解电机稳态问题。文献[7]建立了开关磁阻电机的有限元模型,并进行了有限元分析,但对其准确性并未进行验证。为此,本文采用有限元方法建立了开关磁阻电机的非线性模型[8-9],通过有限元分析获得其电磁特性曲线。利用所得电磁特性曲线建立开关磁阻电机的Matlab模型,将仿真结果与实验结果对比,验证了有限元模型的准确...  (本文共4页) 阅读全文>>

《水电能源科学》2018年08期
水电能源科学

基于机械阻抗法的开关磁阻电机振动模型研究

1引言开关磁阻电机(SRM)为一种新型电机,具有构造坚固、结构简单、生产成本低、起动转矩大和控制方式灵活等优点。由于SRM为双凸级结构,并采用高频开关性的功率驱动,噪声和振动两个最为突出的问题严重限制了SRM的应用范围,因此噪声和振动抑制研究是SRM设计的首要任务[1]。传统电动机关于定子振动的特性分析往往使用能量法[2]或机械阻抗法。能量法具有较高的分析精度,但建模和计算复杂,且一般只能用数值求解。机械阻抗法作为一种基于机电类比的定性分析,具有物理概念清晰、计算简便的优点。然而,目前对于SRM振动的分析与计算大多采用能量法,缺少基于机械阻抗法的研究。鉴此,本文使用Matlab/Simulink构建了机械阻抗法的计算模块并配合整体的开关磁阻电机调速系统(SRD)来计算电机运行时的振动加速度,从而可直观地反映SRM的振动和噪声,为设计低噪声和低振动的SRM结构提供依据。2构建SRM本体模型SRM为一种双凸级的变磁阻电动机,转子上既...  (本文共5页) 阅读全文>>

《微电机》2018年08期
微电机

一种相间耦合型短磁路开关磁阻电机的研究

0引言开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)具有结构简单、鲁棒性好、效率高等特点,近年来在锻压机械、油田设备、纺织机械、电动车等领域得到了广泛应用[1-4]。SRM是双凸极结构,相数、极数有多种搭配方式,国内市场上一般采用三相12/8极或四相8/6极结构。与常规开关磁阻电机相比,五相及以上的多相电机平均转矩更高、转矩脉动更小、效率更高。SRM相绕组独立供电,相间磁场的耦合弱,定转子齿数搭配灵活,非常适合设计成多相电机。不同于三相SRM运行时单相导通,多相SRM在较长的导通区间里有两相或多相同时导通的特点,一方面多相导通时沿定子铁心圆周的电磁应力分散,电磁力幅值降低,有利于减少噪声和振动;另一方面,可以利用多相同时导通的特点减少功率开关器件的数量,设计低成本的功率驱动电路拓扑。目前多相电机的研究已经得到了国内外众多学者的重视,主要方向是多相电机的损耗、效率、功率密度研究。短磁路多相SRM的结构早...  (本文共6页) 阅读全文>>

《电机与控制学报》2016年11期
电机与控制学报

磁悬浮开关磁阻电机多目标优化设计

0引言随着新能源发电、分布式电源系统、混合动力车辆、航空航天等领域的发展,储能技术已成为世界性的研究课题。众多储能技术中,飞轮电池以功率大、效率高、寿命长、储能密度大、清洁无污染等优点受到国内外的高度重视[1-3]。为减小传统机械轴承摩擦损耗,飞轮电池通常采用多个磁悬浮支承,导致飞轮电池结构复杂、体积庞大。单绕组磁悬浮开关磁阻电机[4-5](single winding bearingless switched re-luctance motor,SWBSRM)集悬浮支承系统与驱动电机于一体,可以作为飞轮电池的核心部件,能很大程度缩短飞轮转子轴向长度,继而提高临界转速、功率密度与系统集成度,进一步减小支承损耗,在高速低损飞轮电池领域具有较高的研究前景与实际应用价值。现阶段电机优化设计方法以模拟退火、遗传算法、禁忌搜索为代表[6-8]。文献[6]采用的模拟退火算法,具有较好搜索能力,但对整个搜索空间了解不多,采样次数多,优化时间长...  (本文共8页) 阅读全文>>

《电工技术学报》2017年02期
电工技术学报

平面开关磁阻电机非线性力电流转换模型

0引言平面电机摒弃了丝杠、螺杆、齿轮等机械运动转换装置,直接利用电磁能产生平面运动,且其二维运动平面保持在同一高度[1]。与旋转电机或直线电机构成的传统平面定位装置相比,平面电机构成的定位装置具有结构简单、成本低、准确度高、可靠性高等特点,在平面定位装置特别是高准确度平面定位装置中具有广阔的应用前景[2-6]。根据电磁推力产生原理,平面电机大致可分为四类,分别为变磁阻型、感应型、永磁同步型和直流型[7],其中变磁阻型包括开关磁阻式和步进式两种类型。利用开关磁阻电机原理研制的平面开关磁阻电机,具有结构简单、制造简单、安装方便、准确度高、热耗低、成本低及适应恶劣环境等良好的综合性能,拓宽了开关磁阻电机应用范围,开辟了平面定位装置研究领域新方向,在高准确度平面定位装置中极具发展前景[1,8-10]。平面开关磁阻电机(Planar Switched ReluctanceMotor,PSRM)系统,根据位置传感器反馈的电机位置信息和位置控...  (本文共9页) 阅读全文>>

《微电机》2017年01期
微电机

单转向两相开关磁阻电机控制

0引言开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)结构简单、成本低、调速性能好,可靠性高,在宽广的调速范围内具有较高的效率,应用前景广阔[1]。国内外,针对多相开关磁阻电机(三相或者四相)的研究较多,使其正转和反转都具有良好的特性。但在电动工具、榨汁机、吸尘器、风机、水泵等特殊的应用场合,电机仅需单向旋转,而且工作在较高转速下。两相开关磁阻电机具有良好的高速性能,用于上述环境中,有效避开了低速脉动大的缺点,制造成本低、控制所需功率器件少。由电机理论知,两相开关磁阻电机不具备双向旋转的自起动能力[2],特殊设计的定转子结构,可使电机具有单向起动能力。国内外,针对两相开关磁阻电机的研究较少,多集中于电机本体的分析设计,控制算法方面的研究更少。开关磁阻电机是典型的机电一体化系统,控制精度及控制策略对电机性能具有重要影响。本文针对单转向两相开关磁阻电机的控制策略进行了详细的论述。首先,给出了被控电机的结构及...  (本文共6页) 阅读全文>>