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表贴式高速永磁电机多场耦合转子设计

电机与控制学报 2016年第2期20卷 98-103,111页

作者：吴震宇曲荣海李健方海洋华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074

针对高速永磁电机转子设计同时受机械强度和电磁性能限制,参数选取困难的问题,基于机械强度设计、电磁设计以及转子动力学设计理论,采用有限元法,提出一套完整的基于多物理场耦合的高速永磁电机转子优化设计方法。综合考虑材料各向异性... 详细信息

针对高速永磁电机转子设计同时受机械强度和电磁性能限制,参数选取困难的问题,基于机械强度设计、电磁设计以及转子动力学设计理论,采用有限元法,提出一套完整的基于多物理场耦合的高速永磁电机转子优化设计方法。综合考虑材料各向异性、离心力以及温度影响,分析了典型护套转子的机械强度变化规律;结合电磁性能要求,确定了最小护套厚度和永磁体厚度,并对三种护套转子的动力学特性进行分析。仿真结果表明,对于大功率高速永磁电机,比较适合采用表贴式的转子结构,而且碳纤维护套转子较其他转子具有更好的机械和转子动力学特性;通过多场耦合的设计方法得到的转子结构能够同时兼顾机械、电磁以及转子动力学特性的要求。

关键词：高速永磁电机转子优化多场耦合护套碳纤维机械强度

一种交替极切向励磁游标永磁电机的分析与设计

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电工技术学报 2020年第15期35卷 3173-3181页

作者：梁子漪曲荣海李大伟任翔高玉婷强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 武汉430074

提出一种新型带连接桥交替极切向励磁的游标永磁电机用以提升高极比(转子极对数与定子绕组极对数之比)切向励磁游标永磁电机的转矩密度。新型拓扑转子轭部表面均匀分布多个"h"形由连接桥和主齿组成的转子齿,切向励磁的永磁体插入转子齿... 详细信息

提出一种新型带连接桥交替极切向励磁的游标永磁电机用以提升高极比(转子极对数与定子绕组极对数之比)切向励磁游标永磁电机的转矩密度。新型拓扑转子轭部表面均匀分布多个"h"形由连接桥和主齿组成的转子齿,切向励磁的永磁体插入转子齿中。连接桥为主磁场提供磁通路径,避免主磁通以"之"字形来回穿梭在气隙中,还可以减小气隙磁阻,削弱磁障效应,从而增大气隙磁通密度,提升电机的反电动势和转矩密度。此外,新型拓扑永磁体极性相同,磁钢用量减少一半,降低了电机成本。该文首先说明磁障效应产生的原因并介绍新型电机拓扑结构和工作原理;然后分析主要参数对转矩性能的影响;最后通过有限元仿真对比传统拓扑和新型拓扑电磁性能,结果表明,在相同体积与热负荷下,新型拓扑具有更高的转矩密度和更低的磁钢用量。

关键词：切向励磁游标永磁电机交替极连接桥磁障效应

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磁场调制永磁直线电机拓扑研究综述

中国电机工程学报 2021年第4期41卷 1469-1484页

作者：周游石超杰曲荣海李大伟高玉婷强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074 卡尔斯鲁厄理工学院德国卡尔斯鲁厄76131

基于磁场调制原理(即磁齿轮效应)的磁场调制永磁直线电机(flux-modulation linear permanent magnet machines,FMLPMMs),具有更高的推力密度与更低的推力波动,近年来是直线电机领域的研究热门之一。该文旨在对磁场调制永磁直线电机拓扑... 详细信息

基于磁场调制原理(即磁齿轮效应)的磁场调制永磁直线电机(flux-modulation linear permanent magnet machines,FMLPMMs),具有更高的推力密度与更低的推力波动,近年来是直线电机领域的研究热门之一。该文旨在对磁场调制永磁直线电机拓扑结构方面的研究工作进行系统性综述。首先,介绍磁场调制永磁直线电机的拓扑结构演变历程,并对现有拓扑结构进行分类和归纳。其次,由于推力密度与推力波动是直线电机最为重要的两大性能参数,因此该文就如何进一步提升磁场调制永磁电机的推力密度、抑制推力波动进行详细介绍。最后,结合磁场调制永磁直线电机各个拓扑结构的特点,对其未来的发展方向和应用前景进行展望。

关键词：磁场调制永磁直线电机推力密度推力波动发展趋势

五自由度盘式无轴承电机运行机理与优化准则研究

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中国电机工程学报 2022年第20期42卷 7588-7598页

作者：裴同豪李大伟刘嘉韵孔武斌曲荣海华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430000

五自由度盘式无轴承电机(five degrees of freedom controlled bearingless axial flux motor,5-DOF BLAM)因其可以依靠电磁力实现转子全自由度的主动悬浮,且具有无摩擦、无污染、免维护、寿命长等优点,在医药、半导体、航空航天等领域... 详细信息

五自由度盘式无轴承电机(five degrees of freedom controlled bearingless axial flux motor,5-DOF BLAM)因其可以依靠电磁力实现转子全自由度的主动悬浮,且具有无摩擦、无污染、免维护、寿命长等优点,在医药、半导体、航空航天等领域有潜在的应用前景,受到研究人员的广泛关注。根据转子所带负载的不同,5-DOF BLAM各自由度对主动悬浮力、力矩的要求也不同。因此,优化5-DOF BLAM使其能够在最小的悬浮电流下满足转子负载对各自由度主动悬浮力、力矩的需求是5-DOF BLAM设计中的重要环节。该文对任意转子极对数下5-DOF BLAM各自由度的悬浮机理进行分析,并根据分析结果给出3条5-DOF BLAM通用的控制与设计准则。然后,基于所得通用准则设计一款转子7对极的5-DOF BLAM,并对其进行有限元分析。分析结果证明了前两条通用准则的正确性。同时,仿真分析不同定转子内外径与裂比下,5-DOF BLAM各自由度主动悬浮力、力矩的变化规律,证实了第3条通用准则的正确性。最后,基于样机与实验平台测试了该文设计的5-DOF BLAM的悬浮过程。实验结果表明,该文设计的5-DOF BLAM能够根据通用准则实现各自由度独立解耦控制,5-DOF BLAM转子能够实现五自由度稳定悬浮。

关键词：盘式无轴承电机五自由度通用准则机理分析

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新型VVVF地铁空调电源

机车电传动 1996年第3期 21-23页

作者：曲荣海瞿文龙刘可清华大学

介绍了采用８７５１单片机及其相关的接口电路构成的ＶＶＶＦ地铁空调电源，详细论述了系统各组成部分的工作原理、硬件实现方法及控制软件流程．经在北京地铁车辆中运行证明，该系统很好地适应了地铁断电区的要求，具有控制灵活方便和... 详细信息

介绍了采用８７５１单片机及其相关的接口电路构成的ＶＶＶＦ地铁空调电源，详细论述了系统各组成部分的工作原理、硬件实现方法及控制软件流程．经在北京地铁车辆中运行证明，该系统很好地适应了地铁断电区的要求，具有控制灵活方便和保护功能完善、抗干扰性能强、运行稳定、安全可靠等优点．

关键词：单片机变频器地下铁道空气调节系统电源

桥式电路中SiC MOSFET串扰峰值预测算法研究

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中国电机工程学报 2023年第22期43卷 8862-8873页

作者：刘恒阳孔武斌涂钧耀楼航船巫翔龙李大伟曲荣海华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074 中国船舶集团有限公司第七二二研究所湖北省武汉市430205

文中针对串扰电压峰值与驱动回路阻抗间的非线性关系,分段分析共源电感存在时串扰产生机理,提出一种碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)串扰电压的分析... 详细信息

文中针对串扰电压峰值与驱动回路阻抗间的非线性关系,分段分析共源电感存在时串扰产生机理,提出一种碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)串扰电压的分析模型及预测算法。所提算法综合考虑共源电感、非线性极间电容等寄生参数与探头接线的影响,可实现引脚测量串扰电压的准确计算及器件内部串扰电压的提取。进一步,该算法针对栅极回路建模,并利用实测数据引入漏源电压与源极电流时变性,可适用于多桥臂电路及不同器件工况。最后,实验结果表明,所提算法可精准预测不同关断态驱动阻抗下的串扰峰值,其正向峰值平均预测误差仅为3.2%。该算法可为SiC MOSFET驱动电路设计提供定量计算参考。

关键词：碳化硅金属氧化物半导体场效应管驱动阻抗设计串扰预测共源电感

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开关磁阻电机滑模变结构控制与仿真

清华大学学报（自然科学版） 1997年第4期37卷 11-13页

作者：曲荣海姚若萍刘大庆谢刚清华大学电机工程与应用电子技术系

在利用有限元法计算开关磁阻电机磁通、转矩的基础上，根据其特点，提出了开关磁阻电机的滑模变结构控制，并给出了变结构控制的开关函数和控制框图。通过仿真详细地研究了开关磁阻电机的ＰＩ调节器控制、滑模变结构控制的静态和动态的... 详细信息

在利用有限元法计算开关磁阻电机磁通、转矩的基础上，根据其特点，提出了开关磁阻电机的滑模变结构控制，并给出了变结构控制的开关函数和控制框图。通过仿真详细地研究了开关磁阻电机的ＰＩ调节器控制、滑模变结构控制的静态和动态的各种特性，并进行了对比。结果表明：开关磁阻电机的滑模变结构控制方法简单，有很好的低速性能、很强的鲁棒性，并有助于降低转速的波动和系统噪音，其控制效果远远优于传统的ＰＩ控制器。

关键词：开关磁阻电机滑模变结构控制仿真磁阻电机

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直流偏置型游标磁阻电机控制策略研究综述

中国电机工程学报 2023年第S1期 229-241页

作者：于子翔曲荣海赵吉文孔武斌李子旻贾少锋盘真保合肥工业大学电气与自动化工程学院华中科技大学电气与电子工程学院西安交通大学电气工程学院

直流偏置型游标磁阻电机(DC biased vernier reluctance machine,DC-biased-VRM)是一种电枢绕组中既含有直流偏置电流，又含有交流电流的新型电机。该电机系统兼具高控制精度、高调速性能、高可靠性等优势，在如内装式航空起动发电机等... 详细信息

直流偏置型游标磁阻电机(DC biased vernier reluctance machine,DC-biased-VRM)是一种电枢绕组中既含有直流偏置电流，又含有交流电流的新型电机。该电机系统兼具高控制精度、高调速性能、高可靠性等优势，在如内装式航空起动发电机等对调速性能和可靠性有严格要求的场合具有广阔应用前景。该文主要是DC-biased-VRM的驱动控制综述性介绍，从交直流电流解耦控制、零序电流谐波抑制与利用、电流分配技术、脉宽调制技术、开关器件数量冗余特性与容错控制等方面，对驱动控制技术进行梳理和归纳。从已有文献中分析研究热点、关键技术与研究前景，并对未来发展趋势进行展望，为后续理论研究和实践过程推进提供重要参考。

关键词：直流偏置游标磁阻电机驱动控制研究综述

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升降机构用铁氧体永磁电机位置控制

电力电子技术 2020年第6期54卷 78-82页

作者：易磊曲荣海李健李新华华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074 湖北工业大学电气与电子工程学院湖北武汉430068

针对升降机构用永磁电机存在编码器成本高及重物下放时制动泵升电压的问题,首先提出采用低廉的霍尔传感器的位置检测方案,并使用平均速度法估算连续的转子位置。其次利用内置式铁氧体永磁电机节约磁钢成本,实现电机的矢量控制。然后为... 详细信息

针对升降机构用永磁电机存在编码器成本高及重物下放时制动泵升电压的问题,首先提出采用低廉的霍尔传感器的位置检测方案,并使用平均速度法估算连续的转子位置。其次利用内置式铁氧体永磁电机节约磁钢成本,实现电机的矢量控制。然后为满足重物升降过程的运行要求,建立位置控制框图并研究不同位置控制策略。分析永磁电机制动原理,定量推导反馈功率并给出制动电阻选取原则。最后搭建以STM32F103为核心的实验平台进行方案验证。实验结果表明,所提方案能实现升降机构运行要求。

关键词：永磁电机霍尔传感器位置控制