e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  CAE

模块化混合励磁开关磁阻电机电磁特性仿真分析

2016/11/17    来源:互联网    作者:胡艳芳      
关键字:仿真分析  模块化  混合励磁  
本文将模块化结构与混合励磁原理相结合,通过静磁场和瞬态磁场的仿真对电机在不同状态下的静态转矩、磁链以及和稳态运行性能进行分析。

1 前言

    开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)以其结构简单坚固、起动转矩大电流小、调速范围宽、可靠性好、适合频繁起停和正反转等优势,在煤矿设备、电动汽车、纺织、家用电器等领域应用前景广。但由于开关磁阻电机的双凸极结构以及磁阻性质的电磁转矩,使得其功率密度较交流电机低。为了提高开关磁阻电机的功率密度、提高材料利用率,近年来国内外许多专家和学者通过改进电机结构或引入稀土永磁材料,提出了具有模块化结构的或基于混合励磁的开关磁阻电机。模块化开关磁阻电机分为模块化定子SRM和模块化转子SRM两类,主要特点是定子或转子铁心不再是一个整体,而是由若干个独立的模块组成。模块化定子SRM是通过结构、电路和磁路的独立,进一步增强SRM在电路、磁路和散热等方面的隔离能力;而模块化转子SRM主要是通过将转子铁心分块,缩短电机磁通路径,以达到减小铁心损耗的目的。

    混合励磁电机通常是在定子铁心中引入永磁体,根据永磁体放置位置的不同,其运行原理和控制策略也不相同。永磁体放置在定子轭部时,称为双凸极永磁电机(Doubly SalientPermanent Magnet Motor,DSPM),其工作原理类似于无刷直流电机;永磁体放置在定子齿部时,称为开关磁链永磁电机(Switching Flux Permanent Magnet Motor,SFPM),其工作原理类似于永磁同步电机;永磁体放置在两齿之间时,其工作原理与传统开关磁阻电机类似,因此称为混合励磁开关磁阻电机(Hybrid Excitation Switched Reluctance Motor.HESRM)。

    本文将模块化结构与混合励磁原理相结合,通过静磁场和瞬态磁场的仿真对电机在不同状态下的静态转矩、磁链以及和稳态运行性能进行分析。

2 模块化混合励磁开关磁阻电机的主要结构及运行特点

    图l(a)所示为一台三相12/10极U形定子模块化开关磁阻电机。其中,定子铁心由6块独立的U形定子模块构成,各模块空间间隔600机械角;定子线圈缠绕在各U形定子模块的齿部,采用串联或并联的方式连接,且径向相对的两个U形定子模块上的线圈组成一相绕组;转子铁心采用整体结构,与普通SRM的转子结构类似,既无永磁体也无绕组。模块化混合励磁开关磁阻电机是在上述模块化开关磁阻电机各U形定子模块的槽口加入永磁体,结构如图l(b)所示。U形定子模块及永磁体的截面图如图l(c)所示,根据电机的结构特点,存在如下关系:

公式1 关系

    其中,γ-定子极距;αs-U形定子模块各极面的角度;β一U形定子模块槽口的角度;Ns -定子极数;m-电机相数。

    模块化混合励磁开关磁阻电机依然遵循磁阻最小原理,其电磁转矩是磁阻性质的,因此该电机隶属于开关磁阻电机。但由于加入了永磁体,电机一相的磁通路径与无永磁体时有所不同。无永磁体时,电机磁链依次经过定子齿部一定子轭部一定子齿部一气隙一转子齿部一转子轭部一转子齿部一气隙一定子齿部形成闭合回路,磁通路径如图2(a)所示;加入永磁体后,当绕组不通电或电流较小时,如图2(b)所示,磁通在包含永磁体的定子模块中形成闭合通路;当绕组电流足够大时,电机的磁通路径如图2(c)所示,气隙磁通既有电励磁分量又有永磁体分量。

图2  电机磁通路径

图2    电机磁通路径

责任编辑:马倩
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并以尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐