同步磁阻电机

摘要： 同步磁阻电机(SynRM)结构简单、稳定可靠,但转矩和功率因数偏低,在过载运行下转子导磁桥和定子齿等磁通流经关键位置的硅钢片会逐渐饱和,使得电机发热增多,输出转矩降低。本文提出一种新型同步磁阻电机(NSynRM),通过在电机转子导磁桥表面增加使用取向硅钢片以及在定子齿部替换使用取向硅钢片来解决原电机中磁密饱和带来的问题。同原电机中的硅钢片相比,取向硅钢片在轧制方向具有高磁导率和高饱和磁密的特点,因此在新型同步磁阻电机中使取向硅钢片轧制方向沿着直轴磁场流通方向,能够使磁通沿着取向硅钢片顺利流通,增加电机的抗饱和能力。计算结果表明,新型同步磁阻电机在过载运行条件下,具有更大的转矩和功率因数,能有效降低电枢绕组温升,提高能量利用率。电机的电磁性能计算通过有限元软件完成。

摘要： 针对存在强耦合强非线性的同步磁阻电机无位置传感器控制问题,提出一种考虑磁路饱和的改进滑模观测方法。首先通过有限元仿真获得电流与电感的数据组合和考虑电感变化的最大转矩电流比曲线,以实现电流的最优控制;其次对传统滑模观测器进行改进,用分段指数型饱和函数替代符号函数,减少滑模的固有抖振,并采用正交锁相环技术对电机转子位置与转速进行估算。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明,本文所提出的无位置传感器控制方法在同步磁阻电机转子位置与速度估算上具有良好效果。

摘要： 最大转矩电流比(MTPA)控制可以有效提升同步磁阻电机(SynRM)的效率。虚拟信号注入法是近年来实现MTPA控制的研究热点之一,现有的虚拟单极性方波信号注入法仍存在一定稳态误差,并且存在无效计算时间。提出一种虚拟双极性方波信号注入法,在单极性方波的基础上增加负极性信号,填补了单极性方波的无效计算时间,消除了单极性方波注入法存在的稳态固有误差,实现精准MTPA控制。通过理论仿真和硬件实验,将虚拟双极性方波注入法与现有的虚拟单极性方波注入法进行比对,验证了该方法具有更高的稳态精度,且具有良好的动态性能,能够实现SynRM的高性能MTPA控制。

摘要： 结合电力电子系统有限开关状态特性,近年来有限状态集模型预测控制(FCS-MPC)利用被控对象离散预测模型在同步磁阻电机(SynRM)能效提升系统中得到广泛应用。然而,FCS-MPC建模过程严重依赖电机数学模型,电机参数精确性会直接影响系统控制效果。为解决上述问题,提出一种数据驱动型模型预测控制(DD-MPC)方法。该方法不利用任何电机数学模型信息,仅基于电机运行时的输入输出数据关系,通过对数据的处理分析实现“边建模、边控制”。此外,为保证DD-MPC系统的收敛性和稳定性,设计了一种DD-MPC输入输出数据关系的高更新率实现方法,利用最近输出的三电压矢量对应电流变化信息,推演并更新全局电压矢量对应电流变化关系。最后,基于25 kW样机对DD-MPC控制效果进行测试与分析。与传统FCS-MPC方法对比,所提方法在保留FCS-MPC快速性和灵活性等优势的基础上,可有效提升系统的鲁棒性和稳定性。

摘要： 针对同步磁阻电机转矩脉动大、平均转矩低的问题,提出一种星形转子结构,该结构与传统圆形转子结构相比,增大了转子气隙磁障末端与q轴的夹角,改变了气隙磁密的分布,可以减小转矩脉动,增大输出转矩。描述了星形曲线的形成过程,推导了星形曲线方程,得到参数方程参数角与磁障末端角的数学关系,为后续研究提供理论基础。基于等效磁路法建立了气隙磁密模型,进而可以得到转矩预测模型,并通过解析法和有限元进行对比,验证了磁路模型的有效性与正确性。通过有限元仿真,对星形转子结构同步磁阻电机和传统圆形转子结构同步磁阻电机进行性能对比分析,结果表明前者的铁耗小,气隙磁密波形谐波畸变率小,正弦化程度高,输出转矩大及转矩脉动小,验证了星形转子结构的可行性。

摘要： 专利名称:一种转子、电机及永磁同步磁阻电机专利申请号:2022107299377公开号:CN115085425A申请日:2022-06-24公开日:2022-09-20申请人:珠海格力电器股份有限公司本发明提供一种转子、电机及永磁同步磁阻电机,转子包括磁钢和转子铁心,磁钢包括第一磁钢和第二磁钢,且第一磁钢为稀土磁钢,第二磁钢为铁氧体磁钢;转子铁心形成多个沿其周向设置的磁极,每个磁极形成有沿转子铁心的径向由外到内依次设置的第一磁钢槽组、第二磁钢槽组和第三磁钢槽组;第一磁钢槽组的第一磁钢槽内设置有第一磁钢.

摘要： 在虚拟双极性方波信号注入的基础上,提出基于同构电感的参考转矩模型,能够更好模拟实际情况。设计相位摇摆法进行同构电感辨识。考虑到该算法不具备启动机制,配合提出基于均势参数的自启动机制。研究表明,基于同构电感重建的转矩模型因为考虑了参数非线性变化,能实现性能更优的最大转矩电流比(MTPA)控制,并且相位摇摆法与自启动机制的配合改善了系统的动态跟随性能。

摘要： 研究同步磁阻电机的电压方程及同步磁阻电机的磁链观测模型,设计了电机转速及角度的自适应观测器,实现了同步磁阻电机角速度和位置信息检测.通过MATLAB仿真建立了同步磁阻电机矢量控制模型,在改变电机速度和负载以及d,q轴电感的条件下,仿真验证了磁链观测器的准确性和鲁棒性.实验结果表明,该无位置传感器控制策略可实现同步磁阻电机的高效稳定控制.

摘要： 凸极比是影响同步磁阻电机功率因数和转矩性能的关键参数,本文提出了一种基于等效磁路法的同步磁阻电机交直轴电感和凸极比分析计算方法,可以分析转子磁障结构改变对凸极比和电机性能的影响,快速进行同步磁阻电机的转子结构优化设计.为验证磁路法的可靠性和准确性,论文采用有限元法对一台30 kW同步磁阻电机进行了仿真分析,计算电机在不同转子磁障层数、不同磁障宽度、不同径向磁桥数量时的交直轴电感值、凸极比和输出转矩,并与磁路法得出的结论进行了对比.

摘要： 同步磁阻电机受磁饱和影响导致电感参数变化较大,且高速运行时其电流耦合效应显著,从而影响同步磁阻电机无传感器控制系统性能.提出通过带遗忘因子的递推最小二乘法对电感参数进行在线辨识,将电感辨识值去修正滑模观测器模型内部参数,并且构建电流环电压前馈补偿解耦环节.仿真试验结果表明,所提方法与基于滑模观测的同步磁阻电机无位置传感器控制策略相结合,能够获得宽速域范围更好的观测效果,并且增强了系统对内部参数变化的鲁棒性和动态性能.

摘要： 同步磁阻电机(SynRM)在高效传动、电动汽车等领域具有广泛的应用前景.本文研究一种用于SynRM的基于转子位置定向的无速度传感器矢量控制方案,详细讨论了其中的电流控制器设计和磁链观测技术.并对电压电流型磁链观测器进行了小信号建模和稳定性分析,给出了该观测器在低速发电模式的不稳定特性.进而基于matlab/simulink设计了SynRM电机和无速度传感器矢量控制的仿真模型,对设计的控制方案进行了仿真研究,获得了良好的控制效果.

摘要： 本文建立非对称转子结构的永磁体辅助式同步磁阻电机的数学模型.并从数学模型推导出电磁转矩结论与调速结论,根据数学模型初步地设计了一种新型非对称转子结构,这一新转子结构几乎使磁阻转矩曲线的峰值与永磁转矩曲线的峰值重.并从数学上证明了这种新转子结构具有优良的调速性能.

摘要： 简要介绍了同步磁阻电机的结构及工作原理.通过有限元软件分析转子主要结构参数,如气隙磁障层、气隙占比、磁肋宽度对电感和凸极比的影响,为同步磁阻电机的转子最优设计提供参考.同时分析了不同负载电流下电机的电感和转矩特性,结果表明电机的电感随负载变化,且最大转矩电流角随着负载电流的增大而增大.最后根据仿真结果试制样机,通过实验验证有限元仿真的正确性.

摘要： 针对磁路饱和对同步磁阻电机运行特性的影响,提出了定子电流最优控制策略.通过有限元法对电感与电流的非线性关系进行拟合,并利用拟合结果得到最优定子电流随转矩变化的运行轨迹,以实现同步磁阻电机最大转矩电流比(MTPA)控制;同时对于传统电流环相互耦合的问题,提出磁路饱和补偿的电流环设计,以提高其动静态性能.仿真与实验结果验证了该方案的有效性.

摘要： 本文首先以小型纯电动汽车驱动用集中绕组永磁辅助式同步磁阻电机为例评估其转矩能力,并与分布绕组永磁辅助式同步磁阻电机进行比较;接着讨论了极数和磁桥对集中绕组永磁辅助式同步磁阻电机峰值转矩能力的影响;最后分析了集中绕组永磁辅助式同步磁阻电机的转子安全问题,包括转子结构安全和铁氧体低温抗退磁能力安全.电机转子最大应力出现在第二次磁桥处，最大应力为92.8MPa，最大形变出现在第一层磁钢外表面，最大形变最大值为0.004mm。显然，此时的最大应力低于硅钢片材料的最大抗拉强度，转子结构是安全的。永磁体端部拐角处磁密为O.15T左右，对应图铁氧体永磁材料退磁曲线膝点处的磁密，因此，转子铁氧体不会出现不可逆退磁现象。

摘要： 用有限元法分析同步磁阻电机转子肋宽、转子空气层占比、配比、位置以及饱和对Ld、Lq和转矩的影响,为提高电机转矩和功率因数,提出无肋宽的转子结构,分析表明空气层占比和饱和对Lq和转矩影响较大,是影响电机性能的主要参数,而空气层配比以及位置对Ld、Lq和转矩影响较小,为获得高性能的同步磁阻电机奠定基础。

摘要： 本文在阐述无轴承同步磁阻电机工作机理及建立数学模型基础上，提出采用最小二乘支持向量机(LS-SVM）逆系统方法对其进行解耦控制，构建了无轴承同步磁阻电机连续系统基于LS-SVM的逆模型，将逆模型与无轴承同步磁阻电机原系统进行串联，从而将复杂的非线性多变量原系统解耦成3个相对独立的单输入单输出伪线性子系统，设计了闭环控制器，并对控制系统进行仿真试验。理论研究和仿真试验表明：采用最小二乘支持向量机(LS-SVM）逆系统方法能成功实现电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制，系统具有良好的动、静态特性。

摘要： 文章提出了一种基于PWM载波频率成份的同步磁阻电机无位置传感器控制方法。在推导无位置传感器相关公式的基础上,构建了无位置传感器控制系统,并利用DSP实现了对同步磁阻电动机的无传感器控制。实验结果表明该方法能够准确地估计出同步磁阻电动机的位置。

摘要： 针对同步磁阻电机直接转矩控制系统存在磁链、转矩脉动过大这一弊端,借鉴现有永磁同步电机直接转矩控制的相关理论,设计一种基于预期电压矢量法和空间矢量脉宽调制技术的同步磁阻电机直接转矩控制.利用Simulink对控制系统进行仿真,从实验结果可以得出,该控制系统较以往直接转矩控制转矩和磁链的脉动小,速度响应快,具有良好的动态性能,减小了对电气设备的冲击,增大设备运行寿命.

摘要： 本发明公开一种混合材料同步磁阻电机转子结构及同步磁阻电机，所述同步磁阻电机转子结构采用混合材料磁芯，主体部分转子铁芯由非取向性硅钢片材料制备而成，采用轧制方向与转子铁芯d轴相一致的取向性硅钢片组件填充转子铁芯的磁障，并且，取向性硅钢片组件上设置有多层内部磁障，利用取向性硅钢片在不同方向呈现不同磁导率的特性，充分发挥取向性硅钢片单向导磁优势，提高了电机的凸极差；且取向性硅钢片铁芯损耗低，降低电机铁芯损耗，从而能够有效的提高电机的输出转矩和效率。

摘要： 本公开提供一种自起动同步磁阻电机转子和自起动同步磁阻电机，自起动同步磁阻电机转子包括：转子铁芯，所述转子铁芯上开设有空气槽以形成磁障层；相邻两层所述磁障层之间部分为导磁通道；在D轴上或与D轴平行的方向各所述导磁通道的宽度为Wd1，Wd2，...，Wdn，n≥1，所述D轴上的总磁路宽度为Td，每极下转子磁障层数为NB，并有D轴导磁通道宽度在D轴总磁路宽度中的占比为：根据本公开能够保证转子磁路宽度足够，保证转子主磁路畅通，避免提前饱和，避免局部饱和，解决了提前饱和或局部饱和的问题。

摘要： 本公开提供一种自起动同步磁阻电机转子和自起动同步磁阻电机，自起动同步磁阻电机转子包括：转子铁芯，转子铁芯上开设有空气槽以形成磁障层，所述转子铁芯包括D轴和Q轴；相邻两层磁障层之间部分为导磁通道层；并且所有的磁障层均为填充槽的结构，所有的所述填充槽内均填充有导电不导磁的材料，即导条。根据本公开能够有效使得相邻磁障槽在填充导体材料时同时承受高压，相互抵消，解决转子易变形的问题。

摘要： 本发明提供一种自起动同步磁阻电机转子和自起动同步磁阻电机，自起动同步磁阻电机转子包括：转子铁芯，转子铁芯上开设有空气槽以形成磁障层，相邻两层磁障层之间部分为导磁通道；导磁通道包括与D轴平行的平行部分段、和与D轴不平行的非平行部分段，非平行部分段沿转子铁芯的径向的宽度为WR，且在同一导磁通道的非平行部分段中，非平行部分段的最宽部分的宽度为WRmax，非平行部分段的最窄部分的宽度为WRmin,并有|WRmax‑WRmin|≤20mm；和根据本发明能够确保磁路在通过各层导磁通道时，磁阻均匀，避免出现局部饱和或提前饱和，从而提升电机额定负载和重载性能，提升过载能力，从而提升转矩输出、过载能力及整机效率。

摘要： 本公开提供一种自起动同步磁阻电机转子和自起动同步磁阻电机，自起动同步磁阻电机转子包括：转子铁芯，转子铁芯上开设有空气槽以形成磁障层，根据磁障层的形状，与磁障层平行的径向方向称为D轴，与磁障层垂直的径向方向称为Q轴；相邻两层磁障层之间部分为导磁通道；D轴第n层磁障极弧角度An为：与D轴上第n层磁障层相邻的两层导磁通道的径向外圆的弧线中点分别与转子轴心连线之间的夹角，其中n≥1；定子槽极弧角度As为每一定子槽所占的圆心角度；并有第一层磁障极弧角度A1为：AS≤A1≤2×AS；其中p为电机转子的极对数。根据本公开能够有效保证D轴磁路宽度，从而有效提升转矩输出，增强电机的输出能力。

摘要： 本发明为一种新型同步磁阻电机转子结构及同步磁阻电机，转子结构包括转轴和安装在转轴上的转子铁芯，转子铁芯上呈圆周均匀设有多个空气磁障组，每个空气磁障组包括沿q轴方向间隔分布的多层星形空气磁障；每层星形空气磁障上、下两条边线均满足星形线参数方程。相较于传统同步磁阻电机的圆形转子结构，星形空气磁障的末端角更大，提高了同步磁阻电机的凸极比，增大了同步磁阻电机的输出转矩，可以有效减小转矩脉动。

摘要： 本公开提供一种自起动同步磁阻电机转子和自起动同步磁阻电机，自起动同步磁阻电机转子包括：转子铁芯，转子铁芯上开设有空气槽以形成磁障层，所述转子铁芯包括D轴和Q轴；相邻两层磁障层之间部分为导磁通道层；并有定子槽数与所述磁障层的层数的最大公约数不等于极数或极对数，即GCD(NS，NB)≠(p，2p)；其中NS为定子槽数，NB为每极下转子的磁障层数，p为电机转子的极对数。根据本公开能够有效地降低了谐波振动幅值，从而有效降低转矩脉动，提升电机效率。

摘要： 本发明提供一种自起动同步磁阻电机转子和自起动同步磁阻电机，自起动同步磁阻电机转子包括：转子铁芯，以直径DI为圆划分所述转子铁芯，大于DI的圆的部分为转子外侧、小于DI的圆的部分为转子内侧，并有在所述Q轴上的位于所述转子外侧的所有磁障层的宽度之和、与所述Q轴上的所有转子磁障层宽度之和的比值为：根据本发明能够合理设计并分配了转子Q轴磁路，设计Q轴在转子外侧填充槽的面积，约束Q轴转子外侧填充槽宽度在Q轴磁路中的占比，能够有效提升电机的起动能力。

摘要： 本发明为同步磁阻电机曲边磁障设计优化方法及一种同步磁阻电机，该方法在构建电机有限元模型时，在转子设计域中使用了一种左端点位置、曲线峰值横坐标和曲线峰值纵坐标可调的曲线方程构建磁障边界，通过调节曲线方程中的可调系数可以获得任意形状的单峰曲线，利用曲线方程系数完成同步磁阻电机的磁障进行参数化建模，打破了现有曲边磁障设计时以某一种特定曲线作为设计磁障边界的限制，在设计时不需要考虑具体的曲线形状，通过对系数的优化可以获得很多不规则曲线。该方法通过函数构建磁障边界，使用函数的系数将同步磁阻电机参数化，通过优化提高了转矩和效率，降低了转矩脉动，电机性能明显改善。

摘要： 本实用新型公开一种混合材料同步磁阻电机转子结构及同步磁阻电机，所述同步磁阻电机转子结构采用混合材料磁芯，主体部分转子铁芯由非取向性硅钢片材料制备而成，采用轧制方向与转子铁芯d轴相一致的取向性硅钢片组件填充转子铁芯的磁障，并且，取向性硅钢片组件上设置有多层内部磁障，利用取向性硅钢片在不同方向呈现不同磁导率的特性，充分发挥取向性硅钢片单向导磁优势，提高了电机的凸极差；且取向性硅钢片铁芯损耗低，降低电机铁芯损耗，从而能够有效的提高电机的输出转矩和效率。