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宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机的设计与分析

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电工技术学报 2023年第5期38卷 1261-1274页

作者：于丰源陈昊闫文举刘永强董林杰中国矿业大学电气工程学院徐州221116 徐州市新能源电动车技术与装备重点实验室徐州221116

针对开关磁阻电机存在转矩密度较低、转矩脉动较大的缺点,提出一种新型宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机。该电机采用并行式双定子结构,左右定子盘通过共享一个转子段保持短磁通路径,定子齿极为宽极和窄极交错排列,集中式绕组缠绕在定子... 详细信息

针对开关磁阻电机存在转矩密度较低、转矩脉动较大的缺点,提出一种新型宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机。该电机采用并行式双定子结构,左右定子盘通过共享一个转子段保持短磁通路径,定子齿极为宽极和窄极交错排列,集中式绕组缠绕在定子宽极上,定子窄极上则不缠绕绕组,仅为磁路提供磁通路径。由于每个槽只放置一相绕组,使得绕组在磁、热和机械上的隔离程度更高,保证了电机的可靠性。该文首先介绍所提电机的拓扑结构和运行原理;根据功率方程设计了部分初始结构参数,利用有限元方法分析了尺寸参数对电机性能的影响,并利用田口算法对选取的4个关键尺寸参数进行了多目标优化,改进了电机性能;然后计算分析了所提电机结构的动、静态性能;最后,制造了样机,实验结果验证了所提电机结构的有效性。

关键词：轴向磁通开关磁阻电机有限元方法多目标优化电磁性能

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游梁式抽油机半直接驱动轴向磁通开关磁阻电机设计

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游梁式抽油机半直接驱动轴向磁通开关磁阻电机设计

作者：连厚宇沈阳工业大学

学位级别：硕士

游梁式抽油机作为石油企业获取原油的主要设备,其传动链长、功率因数低等缺点造成巨大资源浪费。目前,主要采用稀土永磁电机直接驱动减速箱以省去传动环节,但是,稀土永磁材料成本过高,还经常出现供应不足的现象。轴向磁通开关磁阻电机... 详细信息

游梁式抽油机作为石油企业获取原油的主要设备,其传动链长、功率因数低等缺点造成巨大资源浪费。目前,主要采用稀土永磁电机直接驱动减速箱以省去传动环节,但是,稀土永磁材料成本过高,还经常出现供应不足的现象。轴向磁通开关磁阻电机具有成本低、可工作在恶劣环境等优点,可适用于游梁式抽油机的驱动。因此,对该类电机的优化设计尤为必要。本文根据电机安装要求及工作环境要求,设计一台扁平结构的轴向磁通开关磁阻电机,主要研究内容如下:首先,通过研究径向磁通开关磁阻电机现有的设计理论,以此类比并确定轴向磁通开关磁阻电机的主要结构参数;研究轴向磁通开关磁阻电机的气隙长度、定转子极弧系数及转子厚度的变化对输出转矩及转矩波动的影响;研究定子轭部厚度对电机平均转矩的影响;研究不同定子内外径比下电机输出转矩及铁耗的变化规律。其次,研究无取向硅钢材料、有取向硅钢材料、软磁复合材料的优缺点;对比三种不同电工材料的磁化曲线;研究无取向硅钢材料、有取向硅钢材料、软磁复合材料对电机输出转矩及转矩波动的影响;分析采用三种不同转子材料对电机气隙磁密的影响及磁密分布情况。接着,研究转子凸台厚度及宽度的变化对输出转矩及转矩波动的影响;对凸台转子结构及无凸台转子结构下电机的输出转矩、电流波形、铜损、铁损及磁密分布情况进行对比及分析。最后,对电机模型参数及热源进行求解;通过Solidworks对轴向磁通开关磁阻电机模型进行简化;利用Fluent仿真软件对电机额定工况下的散热能力进行仿真分析;探究轴向磁通开关磁阻电机内部的温度分布情况并验证电机的热稳定性。

关键词：轴向磁通开关磁阻电机定转子极弧系数转子材料转子凸台结构电机内部温度分布

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轴向磁通开关磁阻电机的起动发电研究现状

微特电机 2014年第9期42卷 85-88页

作者：臧平宇张广明梅磊南京工业大学南京211816

介绍了轴向磁通开关磁阻电机的起动发电控制技术,其中包括轴向磁通开关磁阻电机调速系统的组成和轴向磁通开关磁阻电机的三种基本控制方法,即电压斩波控制、电流斩波控制和角度位置控制,指出轴向磁通开关磁阻电机在电动车辆、纺织工业... 详细信息

介绍了轴向磁通开关磁阻电机的起动发电控制技术,其中包括轴向磁通开关磁阻电机调速系统的组成和轴向磁通开关磁阻电机的三种基本控制方法,即电压斩波控制、电流斩波控制和角度位置控制,指出轴向磁通开关磁阻电机在电动车辆、纺织工业、家电应用等领域良好前景。

关键词：轴向磁通开关磁阻电机开关磁阻调速系统控制方法

基于有取向硅钢的轴向磁通开关磁阻电机准三维解析分析与设计

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电工技术学报 2018年第17期33卷 4069-4077页

作者：马霁旻王杜曲荣海李健李新华湖北工业大学电气与电子工程学院武汉430068 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

轴向磁通开关磁阻电机定、转子齿形在不同圆周半径上极弧角度变化不一致,利用二维解析法分析该类电机会带来较大误差。该文利用准三维解析法对轴向磁通电机展开径向分层计算,确定电机转子关键位置处的磁链特性。在准三维解析法分析的基... 详细信息

轴向磁通开关磁阻电机定、转子齿形在不同圆周半径上极弧角度变化不一致,利用二维解析法分析该类电机会带来较大误差。该文利用准三维解析法对轴向磁通电机展开径向分层计算,确定电机转子关键位置处的磁链特性。在准三维解析法分析的基础上,利用准三维有限元方法对基于不同铁磁材料的模型进行了比较分析。研究结果和样机测试数据表明:基于有取向硅钢材料的轴向磁通开关磁阻电机定、转子磁极轴线对齐位置处的磁链值可以提高15%,准三维解析法的分层计算精度较高,对于电机初期设计而言,该方法的磁链分析误差从工程上认为是可以接受的。

关键词：轴向磁通开关磁阻电机极弧角度准三维解析法有取向硅钢材料电磁性能

轴向磁通模块化混合励磁开关磁阻电机及其绕组故障特性研究

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电工技术学报 2024年

作者：王国平陈昊戚湧徐立军于丰源闫文举新疆工程学院江苏省高校新能源发电与电动车国际合作联合实验室中国矿业大学深圳研究院新能源电动车技术与装备中东欧国家国际联合研究中心中国矿业大学电气工程学院南京理工大学计算机科学与工程学院徐州市新能源电动车技术与装备重点实验室

为了提高开关磁阻电机的输出转矩以及绕组故障冗余能力，提出了一种新型轴向磁通模块化混合励磁开关磁阻电机。该电机的左右双定子和中间转子均采用模块化结构，左右定子各由6个U型定子模块环形排列构成，各个定子模块上分别缠绕独立的... 详细信息

为了提高开关磁阻电机的输出转矩以及绕组故障冗余能力，提出了一种新型轴向磁通模块化混合励磁开关磁阻电机。该电机的左右双定子和中间转子均采用模块化结构，左右定子各由6个U型定子模块环形排列构成，各个定子模块上分别缠绕独立的集中式绕组，且在相邻定子模块极端处嵌入永磁体构成了混合励磁磁路，能够在提升电机转矩输出能力的同时保证绕组故障冗余能力。首先，介绍了所提电机的拓扑结构和工作原理，通过磁等效电路法分析了电机转矩和磁链的耦合关系。利用有限元方法分析比较了电机在无故障和故障状态下的电磁性能，建立了电机故障条件下绕组的数学模型，仿真预测了不同故障下电机特性和容错性能。最后，加工制造了一台样机并搭建了实验平台，给出了正常和绕组故障下的实验结果，验证了所提电机结构的有效性和故障性能分析的准确性。

关键词：轴向磁通开关磁阻电机模块化定子混合励磁绕组故障电磁性能

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新型轴向磁通SRM转矩脉动抑制的研究

微特电机 2023年第3期51卷 41-47页

作者：蔡学儒刘爱民任达沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

针对传统永磁电机高温下易发生不可逆退磁、磁通无法调节等固有缺陷,设计出一种带有中央绕组辅助励磁的新型轴向磁通开关磁阻电机。基于该电机电感、转矩特性曲线引入一种简单的导通角控制算法,并且结合该电机本身特有中央绕组结构,提... 详细信息

针对传统永磁电机高温下易发生不可逆退磁、磁通无法调节等固有缺陷,设计出一种带有中央绕组辅助励磁的新型轴向磁通开关磁阻电机。基于该电机电感、转矩特性曲线引入一种简单的导通角控制算法,并且结合该电机本身特有中央绕组结构,提出一种动态导通角联合中央绕组的控制策略,电机低速运行时电枢电流能够准确跟踪期望转矩的同时,避免峰值过大;较高速运行时迅速退磁,避免较大的电枢电流进入负转矩区域,实现电机转矩输出特性更为平稳。仿真与实验结果表明,该控制策略能够使电机在宽转速范围内转矩脉动得到有效抑制。

关键词：轴向磁通开关磁阻电机动态导通角直接瞬时转矩控制中央绕组