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新型双绕组无轴承磁通切换永磁电机的设计与分析 被引量：7
1
作者 孙宇新 吴昊洋 +2 位作者 施凯 唐敬伟 沈启康 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1096-1104,共9页
为了克服传统的转子永磁型无轴承电机的永磁体冷却条件差、散热困难、转子机械强度低等问题,提出了一种新型无轴承磁通切换永磁电机.该电机绕组和永磁体均放在定子上,转子仅由带有凸极的铁心组成,转子结构简单,适合需要1次性转子的人工... 为了克服传统的转子永磁型无轴承电机的永磁体冷却条件差、散热困难、转子机械强度低等问题,提出了一种新型无轴承磁通切换永磁电机.该电机绕组和永磁体均放在定子上,转子仅由带有凸极的铁心组成,转子结构简单,适合需要1次性转子的人工血液泵的场合.该电机结合了无轴承永磁电机和磁通切换永磁电机的特性,具有悬浮力密度和转矩密度高、悬浮力脉动和转矩脉动低、转矩和悬浮力耦合程度低以及直接方便的悬浮力调节性能等优点.首先介绍了该电机的结构和运行原理,其次建立了电磁转矩和悬浮力的数学模型,以增大转矩密度与悬浮力密度和减小转矩脉动与悬浮力脉动为目标,对该电机的关键尺寸参数进行了优化设计.最后基于有限元法分析了该电机的空载反电动势、转矩、悬浮力以及转矩与悬浮力之间的耦合等电磁性能,验证了该电机的优点. 展开更多
关键词 无轴承永磁电机 磁通切换永磁电机 有限元分析 数学模型 优化设计
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无需转子位置角悬浮的双绕组无轴承磁通切换永磁电机驱动研究 被引量：5
2
作者 周扬忠 方飞 +1 位作者 吴汉童 吴赫 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第22期6601-6610,共10页
定子永磁型磁通切换电机具有永磁体散热容易、转子结构简单等优点。在传统的三相功率绕组的12/10磁通切换永磁电机拓扑基础上,基于空间对称线圈流过电流对空间对称气隙磁场进行相反方向调制的思路构建三相悬浮绕组。两套绕组均采用三相... 定子永磁型磁通切换电机具有永磁体散热容易、转子结构简单等优点。在传统的三相功率绕组的12/10磁通切换永磁电机拓扑基础上,基于空间对称线圈流过电流对空间对称气隙磁场进行相反方向调制的思路构建三相悬浮绕组。两套绕组均采用三相逆变桥供电,各相悬浮绕组正方向电流产生的悬浮力在空间近似互差120?,从而三相悬浮力合成出实现转子需要的悬浮力;功率绕组采用矢量控制算法实现转子切向旋转控制。理论分析及实验结果表明,电机稳态及动态运行中转子均能稳定悬浮于中心附近,最大控制误差小于?0.1mm;电机切向旋转运行对转子稳定悬浮控制影响较小。 展开更多
关键词 磁通切换永磁电机 无轴承技术 三相双绕组结构 驱动控制
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大气隙磁通切换无轴承永磁电机径向力绕组设计与比较 被引量：14
3
作者 丁强 王晓琳 +1 位作者 邓智泉 倪拓成 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期2403-2413,共11页
以大气隙磁通切换无轴承永磁电机为对象,研究基于反电动势矢量图的径向力绕组配置原则,并详细分析隔齿绕法和全齿绕法两种绕组形式。在径向力建模过程中,推导计及转矩电流影响的完整径向力模型,并利用有限元分析验证其正确性。从转矩特... 以大气隙磁通切换无轴承永磁电机为对象,研究基于反电动势矢量图的径向力绕组配置原则,并详细分析隔齿绕法和全齿绕法两种绕组形式。在径向力建模过程中,推导计及转矩电流影响的完整径向力模型,并利用有限元分析验证其正确性。从转矩特性、径向力特性和铜耗特性等方面比较隔齿绕法和全齿绕法绕组结构的性能差异,并对比忽略转矩电流前后径向力合力幅值和方向角的变化,研究转矩电流对径向力性能的影响,进而提出在保证稳定悬浮前提下最大可忽略转矩电流的理论计算方法。随后对两种绕组配置方式进行综合评价。结果表明,隔齿绕法绕组结构除径向力脉动性能外,其他各项性能均优于全齿绕法绕组结构。最后在一台采用隔齿绕法绕组结构的原理样机上实现稳定悬浮运行。 展开更多
关键词 磁通切换 无轴承永磁电机 绕组结构 隔齿绕法 全齿绕法 反电动势矢量图
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新型三相磁通切换型双凸极永磁电机电感特性分析(英文) 被引量：20
4
作者 花为 程明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第11期21-28,共8页
本文基于有限元法研究了一种新型三相12/10极切换磁通型双凸极永磁电机的电感特性。首先介绍了该电机的结构特点和运行原理;其次比较了静态电感和动态电感的定义;并在此基础上采用通用的定子三相坐标系和dq轴两相坐标系变换将三相绕组... 本文基于有限元法研究了一种新型三相12/10极切换磁通型双凸极永磁电机的电感特性。首先介绍了该电机的结构特点和运行原理;其次比较了静态电感和动态电感的定义;并在此基础上采用通用的定子三相坐标系和dq轴两相坐标系变换将三相绕组电感变为直轴和交轴电感;针对该种方法耗时多、运算量大的缺点,提出了一种基于两个特殊转子位置的简单快捷的方法,可以直接计算得到直轴和交轴电感,所得结果与传统方法计算结果比较验证了该方法的有效性,并得到了样机实测电感数据的验证。 展开更多
关键词 磁通切换 双凸极 永磁电机 电感 有限元分析
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基于改进子域模型的双绕组无轴承磁通切换电机磁场解析计算 被引量：7
5
作者 崔征山 周扬忠 周祎豪 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期66-77,共12页
针对双绕组无轴承磁通切换永磁电机的复杂结构,通过建立一种改进的子域模型来分析电机电磁特性。对于悬浮绕组采用分布式双层绕组嵌放方式,提出了一种等效电流分析方法,将上、下层绕组电流等效为同一电流元。与传统子域模型中分布式双... 针对双绕组无轴承磁通切换永磁电机的复杂结构,通过建立一种改进的子域模型来分析电机电磁特性。对于悬浮绕组采用分布式双层绕组嵌放方式,提出了一种等效电流分析方法,将上、下层绕组电流等效为同一电流元。与传统子域模型中分布式双层绕组分析法相比,所提改进子域模型法可减少求解变量的个数,将未知参数矩阵从22阶简化到18阶,降低了磁场计算的复杂程度。考虑实际电机铁心材料具有非线性,提出一种考虑磁饱和的相对磁导函数补偿方法,将定、转子齿部的饱和磁阻近似等效为对应齿前气隙磁阻的增加量,通过等效增大电机气隙长度来间接反应铁心的饱和状况。之后,依据电机磁动势守恒原则,推导出线性与非线性条件下的气隙磁密解析关系。最后,利用有限元法和样机实验验证本文所提方法的有效性。 展开更多
关键词 双绕组无轴承磁通切换永磁电机 改进子域模型 分布式双层绕组 等效电流 相对磁导函数补偿法 磁动势守恒
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轴向磁通切换永磁电机双矢量合成模型预测磁链控制 被引量：6
6
作者 张蔚 翟良冠 +1 位作者 梁惺彦 袁晓强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1946-1959,共14页
为了减少轴向磁场磁通切换永磁电机(axial field flux-switching permanent magnet machine,AFFSPMM)的转矩和定子磁链脉动,提出一种磁链矢量跟踪误差最小化的双矢量合成模型预测磁链控制(two-vector synthetic model predictive flux c... 为了减少轴向磁场磁通切换永磁电机(axial field flux-switching permanent magnet machine,AFFSPMM)的转矩和定子磁链脉动,提出一种磁链矢量跟踪误差最小化的双矢量合成模型预测磁链控制(two-vector synthetic model predictive flux control,TVS-MPFC)方法。首先,为了消除传统模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)价值函数中的加权因子,推导TVS-MPFC的等效价值函数;然后,根据无差拍控制估算参考电压矢量;接着,在一个控制周期内,采用双电压矢量的控制方法来提高控制系统的稳定性,其中第一个电压矢量直接选定为有效矢量,而第二个电压矢量在有效矢量和零矢量之间进行选择;最后,根据磁链矢量跟踪误差最小化原理,确定所选电压矢量的占空比。通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。结果表明,与传统MPTC和DB-MPFC相比,所提TVS-MPFC改善了AFFSPMM控制系统稳态性能,特别是在低速和超低速运行的工况下效果更明显。 展开更多
关键词 模型预测磁链控制 轴向磁场磁通切换永磁电机 转矩脉动抑制 双矢量合成 磁链矢量跟踪误差最小化
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基于滑模和扩张状态观测器的双绕组无轴承磁通切换电机转子悬浮控制策略研究 被引量：7
7
作者 崔征山 周扬忠 +1 位作者 张竞 周祎豪 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期269-279,共11页
双绕组无轴承磁通切换电机是非线性多变量的复杂对象,传统的转速PI与径向位移PI控制存在超调大,系统易受外界扰动影响等缺点。基于滑模变结构控制思想,提出一种转子径向位移滑模控制策略。针对滑模控制中存在建模不准确,以及转子动力学... 双绕组无轴承磁通切换电机是非线性多变量的复杂对象,传统的转速PI与径向位移PI控制存在超调大,系统易受外界扰动影响等缺点。基于滑模变结构控制思想,提出一种转子径向位移滑模控制策略。针对滑模控制中存在建模不准确,以及转子动力学模型中存在陀螺效应等问题,通过建立一种扩张状态观测器对系统扰动进行观测,并在滑模控制基础上加入扰动前馈补偿,设计出一种径向位移滑模控制与扩张状态观测器的复合控制策略。实验结果表明,所提径向位移滑模控制相比传统PI控制具有响应速度快、径向位移脉动小、抗负载扰动性强等优点。所提径向位移滑模与扩张状态观测器的复合控制策略,相比于径向位移滑模控制可有效减小转子径向位移脉动约30%,进一步增强了系统的鲁棒性。 展开更多
关键词 双绕组无轴承磁通切换电机 径向位移 滑模变结构 扩张状态观测器 复合控制
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新型整距绕组双凸极永磁电机工作原理及特性 被引量：10
8
作者 张建忠 程明 +2 位作者 朱孝勇 赵文祥 花为 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期1-7,共7页
提出了一种新型整距绕组双凸极永磁(DSPM)电机,分析了其工作原理,通过有限元方法计算4/6极整距绕组电机的磁场并对电机磁链、反电动势、电感及转矩等特性进行的分析表明,整距绕组DSPM电机具有双极性的磁链,在不改变结构的情况下电机的... 提出了一种新型整距绕组双凸极永磁(DSPM)电机,分析了其工作原理,通过有限元方法计算4/6极整距绕组电机的磁场并对电机磁链、反电动势、电感及转矩等特性进行的分析表明,整距绕组DSPM电机具有双极性的磁链,在不改变结构的情况下电机的输出功率与集中绕组DSPM电机相等,可以减少铜导体用量,提高运行效率。在此基础上提出了两种增加整距绕组DSPM电机输出功率的方法,并对改进的三相24/10极整距绕组DSPM电机的反电动势进行了理论分析和实验研究,所得结果不仅证明了本文理论分析的正确性,而且首次揭示了磁通切换型永磁(FSPM)电机本质上就是一种整距绕组双凸极永磁电机,FSPM电机其功率密度高的内在原因并非磁链的双极性,而是多用了永磁材料,增强了气隙磁密。同时也说明了新型整距绕组DSPM电机较传统的集中绕组DSPM电机具有更高的做功能力。 展开更多
关键词 整距绕组 双凸极 磁通切换 双极性 单极性 永磁电机
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转子切向旋转和径向悬浮解耦的单绕组无轴承磁通切换电机驱动控制策略研究 被引量：8
9
作者 郑梦飞 周扬忠 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期185-194,共10页
为了进一步提高定子绕组、定子槽空间等的利用率,在维持传统12/10磁通切换电机12个线圈基本结构基础上,通过合理的线圈分相,构建能够在空间产生互差120°三个对称悬浮力分量的六相单绕组;针对该绕组结构,从偏置磁场和悬浮电流分量角... 为了进一步提高定子绕组、定子槽空间等的利用率,在维持传统12/10磁通切换电机12个线圈基本结构基础上,通过合理的线圈分相,构建能够在空间产生互差120°三个对称悬浮力分量的六相单绕组;针对该绕组结构,从偏置磁场和悬浮电流分量角度,建立转子径向悬浮力模型;构建转子切向旋转和径向悬浮相互解耦的驱动控制策略。利用有限元分析和实验相结合方法,对所提驱动系统进行验证,结果表明,转子在额定负载情况下,径向位移控制误差小于±0.15 mm;转子切向和径向控制相互解耦。 展开更多
关键词 无轴承磁通切换永磁电机 悬浮力模型 单绕组结构 解耦控制
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《电机与控制学报》第13卷(2009)总目次
10
《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期937-944,共8页
关键词 永磁同步电机 mode line 永磁式电机 无轴承开关磁阻电机 PMSM 永磁同步电动机 变换器 转换器 直线感应电机 磁通切换永磁电机 笼型转子 BLDC 杨贵杰 Jun 无速度传感器 转子位置 学报 连续出版物 目次
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