单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的全周期悬浮力数学模型

1

作者 杨艳 吴苏 +1 位作者 刘程子 刘泽远 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第3期1127-1136,I0027,共11页

现有的单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机悬浮力数学模型存在一定不足,无法反映在定转子极不完全重叠区间不同方向绕组电流以及在定转子极完全重叠区间边缘磁通对悬浮力分布的作用,影响电机的悬浮精度。为提高悬浮精度,针对该电机... 现有的单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机悬浮力数学模型存在一定不足,无法反映在定转子极不完全重叠区间不同方向绕组电流以及在定转子极完全重叠区间边缘磁通对悬浮力分布的作用,影响电机的悬浮精度。为提高悬浮精度,针对该电机结构特性建立新的磁导表达式,将等效磁路法与虚位移法结合,建立考虑绕组电流耦合关系及边缘磁通的全角度范围悬浮力数学模型。经有限元分析,验证该数学模型能够准确反映出绕组电流耦合作用以及边缘磁通对悬浮力分布的影响,克服了现有数学模型的不足,能够准确拟合有限元结果。实验结果表明,利用该新型全周期数学模型在实现电机稳定悬浮的同时,能提高悬浮精度,进一步验证模型的正确性。该数学模型的建立可为电机拓扑结构创新、控制方法优化以及容错控制设计提供可靠的理论支撑。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 单绕组 宽转子齿 数学模型 耦合关系 虚位移法

在线阅读 下载PDF 职称材料

单绕组宽转子结构无轴承开关磁阻电机绕组故障补偿控制

2

作者 杨艳 吴苏 +1 位作者 刘程子 刘泽远 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第6期2389-2400,I0030,共13页

针对单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor with wider rotor teeth,BSRMWR)的齿极绕组故障情况,基于该电机的本体结构与工作原理,提出一种兼顾转矩性能与悬浮力稳定性的补偿方法。建立适用于... 针对单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor with wider rotor teeth,BSRMWR)的齿极绕组故障情况,基于该电机的本体结构与工作原理,提出一种兼顾转矩性能与悬浮力稳定性的补偿方法。建立适用于该悬浮力补偿方式的电机新型数学模型;为了在应用悬浮力补偿方式时的稳定悬浮,将一种新型悬浮力分配函数(force sharing function,FSF)引入电流斩波控制(current chopping control,CCC)策略。通过仿真软件及硬件实验平台,验证CCC&FSF控制方法对稳定悬浮力的有效性,以及基于CCC&FSF策略下的悬浮力补偿方法在绕组故障时的有效性。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 单绕组 宽转子齿 电流斩波控制 悬浮力分配函数 故障补偿

在线阅读 下载PDF 职称材料

宽转子极无轴承开关磁阻电机径向力模型全周期拓展 被引量：3

3

作者 周云红 王东 +2 位作者 黄飞 孙玉坤 谭正一 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期182-190,共9页

针对单绕组宽转子极无轴承开关磁阻电机在定转子极非完全交叠区间的径向悬浮力模型空白、已有定转子极完全交叠区间径向悬浮力模型推导过程复杂且计算量大的不足,首先通过磁场有限元分析,分别确定了该电机在定转子非完全交叠区间和完全... 针对单绕组宽转子极无轴承开关磁阻电机在定转子极非完全交叠区间的径向悬浮力模型空白、已有定转子极完全交叠区间径向悬浮力模型推导过程复杂且计算量大的不足,首先通过磁场有限元分析,分别确定了该电机在定转子非完全交叠区间和完全交叠区间的电磁场几何分布,计算了气隙磁密,再根据麦克斯韦应力法分别推导了这2个区间的径向力表达式,从而建立该电机在一个完整周期范围内的径向力数学模型,并通过与三维有限元计算结果的对比验证该模型的准确性。相比于利用等效磁路图推导径向力模型而言,该建模过程更简便,计算量也更小。全周期径向力模型的建立,不仅能为电机本体和控制器设计提供理论参考,还有助于提高该电机控制策略设计的灵活性,也可以提高与传统单绕组无轴承电机控制器的通用性。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 单绕组 宽转子 径向力 全周期 麦克斯韦应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

无轴承开关磁阻电机转子质量偏心补偿控制 被引量：15

4

作者 张倩影 邓智泉 杨艳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第21期128-134,共7页

由于机械不平衡原因,无轴承开关磁阻电机存在转子质量偏心的问题,这会导致额外的不平衡径向磁拉力,从而使电机的悬浮精度变差,这也是限制电机高速时转速进一步提升的重要因素。分析转子质量偏心对电机悬浮性能的影响,介绍悬浮转子振动... 由于机械不平衡原因,无轴承开关磁阻电机存在转子质量偏心的问题,这会导致额外的不平衡径向磁拉力,从而使电机的悬浮精度变差,这也是限制电机高速时转速进一步提升的重要因素。分析转子质量偏心对电机悬浮性能的影响,介绍悬浮转子振动控制原理,设计基于最小均方(least-mean-square,LMS)算法的自适应凹陷滤波器,将其加入到无轴承开关磁阻电机(bearingless switched reluctance motor,BSRM)系统中,利用Matlab/Simulink对该振动控制方法进行仿真研究,最后在一台实验样机上进行实验验证。结果表明,基于LMS算法的自适应凹陷滤波器能够在不同的电机转速条件下有效补偿转子的同频振动位移,抑制转子偏心振动,提高转子悬浮精度。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 转子质量偏心 振动 自适应滤波器 最小均方算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

无轴承开关磁阻电机凸极转子封盖优化设计 被引量：1

5

作者 张经炜 王宏华 +2 位作者 谭超 王燚 路天航 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第2期263-269,共7页

针对无轴承开关磁阻电机(BSRM)凸极转子封盖优化设计问题,通过划分不同封盖尺寸的BSRM凸极转子网格,采用计算流体动力学(CFD)法求解了相应的3D气隙流场与风摩转矩,结合所求解的不同封盖转子端面对流换热热阻,通过拟合曲线获得了优化的B... 针对无轴承开关磁阻电机(BSRM)凸极转子封盖优化设计问题,通过划分不同封盖尺寸的BSRM凸极转子网格,采用计算流体动力学(CFD)法求解了相应的3D气隙流场与风摩转矩,结合所求解的不同封盖转子端面对流换热热阻,通过拟合曲线获得了优化的BSRM凸极转子封盖尺寸,实现了降低风摩转矩与端部对流热阻的折衷,在降低风摩损耗的同时提高了转子对流换热性能。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 风摩损耗 优化设计 凸极转子 计算流体动力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

无轴承开关磁阻电机质量偏心振动补偿 被引量：10

6

作者 陈杰 邓智泉 杨艳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第18期13-20,共8页

由机械不平衡等原因导致的无轴承开关磁阻电机(BSRM)质量偏心问题,造成额外的不平衡径向磁拉力和转子的径向振动,且振动会传递到定子机壳,产生机械噪声的同时影响电机运行性能,限制转速的进一步提升。分析了转子质量偏心对电机悬浮性能... 由机械不平衡等原因导致的无轴承开关磁阻电机(BSRM)质量偏心问题,造成额外的不平衡径向磁拉力和转子的径向振动,且振动会传递到定子机壳,产生机械噪声的同时影响电机运行性能,限制转速的进一步提升。分析了转子质量偏心对电机悬浮性能的影响,介绍了BSRM转子振动控制原理,设计基于坐标变换和低通滤波器的补偿控制方法,研究传统模拟PID对补偿方法的影响,对该不平衡补偿方法进行仿真,并在一台实验样机上进行实验验证。结果表明,基于坐标变换和低通滤波器的补偿方法能适应不同转子转速并有效补偿转子的同频振动位移,使得转子围绕惯性轴旋转。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 转子质量偏心 不平衡振动补偿 坐标变换

在线阅读 下载PDF 职称材料

新型分段定子开关磁阻电机转矩增强和径向力减小的分析研究 被引量：5

7

作者 黄朝志 段锦锋 曹文盛 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第7期1035-1043,共9页

开关磁阻电机由于结构简单和启动转矩大等优点应用于许多领域,然而与永磁电机相比,其表现出较低的密度转矩和较大的振动噪声。文中提出一种新型分段定子开关磁阻电机,并在每个定子块两侧增设永磁体,构成分段定子混合励磁开关磁阻电机。... 开关磁阻电机由于结构简单和启动转矩大等优点应用于许多领域,然而与永磁电机相比,其表现出较低的密度转矩和较大的振动噪声。文中提出一种新型分段定子开关磁阻电机,并在每个定子块两侧增设永磁体,构成分段定子混合励磁开关磁阻电机。首先介绍了拓扑结构和原理,磁路等效法证明了永磁体对气隙磁通加强作用,同时通过有限元仿真得出永磁体对转矩密度的影响并得出优化永磁体厚度。其次建立外转子齿顶开槽模型分析径向力减小的原理,同时对不同槽口宽度和深度模型仿真分析,得到优化尺寸。最后仿真表明,分段定子混合励磁开关磁阻电机的平均转矩提高了34.2%,转矩脉动下降了19.3%,定转子重叠区间的径向力波降低了12.5%,有效降低了径向力,改善了振动噪声。 展开更多

关键词 分段定子开关磁阻电机 永磁体 混合励磁 外转子齿顶开槽 径向力波 振动噪声

在线阅读 下载PDF 职称材料

BSRMWR无位置传感器悬浮力补偿控制策略

8

作者 杨艳 陈嘉骏 +3 位作者 刘泽远 蔡骏 刘程子 陈佳磊 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第10期127-137,共11页

宽转子齿无轴承开关磁阻电机换相时的续流现象使得电机悬浮运行精度变差;同时,采用高频电压脉冲注入法实现无位置传感器运行时,续流现象也影响电压注入区间内脉冲响应电流的大小,导致电机换相逻辑出现混乱,难以正常换相。针对上述问题,... 宽转子齿无轴承开关磁阻电机换相时的续流现象使得电机悬浮运行精度变差;同时,采用高频电压脉冲注入法实现无位置传感器运行时,续流现象也影响电压注入区间内脉冲响应电流的大小,导致电机换相逻辑出现混乱,难以正常换相。针对上述问题,基于电机运行原理和电感特性曲线,提出一种无位置传感器悬浮力补偿控制方法,采用提前关断悬浮相电流的方法保证注入高频电压脉冲前电流已降为0,计算悬浮绕组电流在下一相进入悬浮区间前结束续流所需要提前关断的角度,同时采用相对应的转矩绕组电流补偿悬浮绕组电流提前关断带来的悬浮力缺失,实现无位置传感器技术下的稳定悬浮运行。仿真和实验表明,所提无位置传感器控制方法可以实现电机的正常运行,而且转子悬浮精度较高,验证了所提出方法的正确性。 展开更多

关键词 宽转子齿无轴承开关磁阻电机 高频脉冲注入法 悬浮力补偿 提前关断角 无位置传感器技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于转矩和悬浮力分配函数的单绕组BSRMWR预测控制

9

作者 杨艳 吴苏 +1 位作者 刘泽远 刘程子 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第15期6116-6128,I0030,共14页

由于单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的供电方式和双凸极结构,其在应用传统电流斩波控制策略时存在较大的转矩脉动和悬浮力波动以及悬浮运行不稳定的情况。为克服这些不足,该文基于该电机的本体结构与工作原理,提出适用于该电机... 由于单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的供电方式和双凸极结构,其在应用传统电流斩波控制策略时存在较大的转矩脉动和悬浮力波动以及悬浮运行不稳定的情况。为克服这些不足,该文基于该电机的本体结构与工作原理,提出适用于该电机的转矩分配函数和悬浮力分配函数;结合模型预测控制理论,研究一种基于转矩分配函数和悬浮力分配函数的预测转矩和预测悬浮力控制方法;通过仿真软件及硬件平台,验证该控制方法的效果。结果表明,该控制方法不仅可以实现电机的稳定悬浮运行,而且在抑制转矩脉动和悬浮力波动方面具有优越性。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 单绕组 宽转子齿 转矩分配函数 悬浮力分配函数 模型预测控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种改进的BSRMWR直接转矩和直接悬浮力控制

10

作者 杨艳 吴苏 +1 位作者 刘泽远 刘程子 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第7期152-164,共13页

在传统的电流斩波控制方式下,由于脉冲式的供电方式和双凸极结构,单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机(BSRMWR)存在较大的转矩脉动、悬浮力波动以及悬浮力不稳定的情况。针对传统电流斩波控制的不足,根据该电机本体结构与双相导通工... 在传统的电流斩波控制方式下,由于脉冲式的供电方式和双凸极结构,单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机(BSRMWR)存在较大的转矩脉动、悬浮力波动以及悬浮力不稳定的情况。针对传统电流斩波控制的不足,根据该电机本体结构与双相导通工作方式,本文结合开关磁阻电机的直接转矩控制理论,分析现有基本电压矢量选择规则不可直接应用于单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的原因,提出适用于该电机的空间电压矢量图和基本电压矢量选择规则,研究了一种单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的直接转矩和直接悬浮力控制方法。通过仿真软件及硬件平台,验证了该控制方法不仅可以实现电机的稳定运行,而且在抑制转矩脉动和悬浮力波动方面具有优越性,为推进BSRMWR实用化奠定了理论和实验基础。 展开更多

关键词 无轴承开关磁阻电机 单绕组 宽转子齿 电流斩波控制 直接转矩控制 直接悬浮力控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

《电机与控制学报》第13卷(2009)总目次

11

《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

在线阅读 下载PDF 职称材料