摘要：高速电机因其功率密度高、体积重量小、工作效率高等明显优势,受到越来越广泛的关注。高效稳定的驱动系统是充分发挥高速电机优异性能关键所在,该文主要从控制策略、转角估算以及功率拓扑设计等方面,分别分析高速电机驱动技术的难点,并总结归纳国内外当前研究成果,之后对高速电机驱动技术及其发展趋势进行总结展望。

摘要：对超高速电机驱动系统而言,因其具有超高基频与超宽速域特性,传统驱动方案中低载频比及参数失配问题已无法忽略,否则难以保证电机稳定运行。针对上述问题,该文从系统模型、控制律和稳定域等方面进行深入分析与优化设计。首先,对考虑数字延迟的超高基频驱动系统进行重构建模与稳定性分析,并归纳总结控制策略设计难点。其次,为保证电机超高基频稳定运行,通过指令电压修正与电流预测,设计出一种改进型超高速电机控制策略,实现了系统延迟主动补偿。同时,为提高电流调节器超宽速域参数适应性,采用“DBC+IC”结构对其进行优化设计,有效解决了参数失配问题。最后,在基于GaN宽禁带器件驱动平台上实现了一台超高速微型永磁电机0~550000r/min宽转速范围稳定运行,验证了该文所设计驱动系统的可行性及优越性。

摘要：超高速微型永磁电机具有能量密度大、运行效率高、便携的优越性能。而永磁材料抗拉强度低,难以承受超高转速下转子巨大的离心力,该文针对超高速微型永磁电机的转子强度问题及结构设计方法进行深入研究。首先,结合微型转子结构特点,建立一种满足多边界类型的转子应力解析模型;其次,重点分析计及机械过盈、永磁体内径、材料特性及环境温升等多影响因素下,超高速微型永磁电机转子结构在不同工况下的应力分布特点及变化规律。此外,基于边界条件及转子结构变化对转子强度影响的规律性分析,设计一款550000r/min超高速转子结构,给出护套厚度、过盈量的选择区间,以及转子应力在不同转速和温度场下的特性评估。最后根据设计方案进行样机研制和实验,实现该转子额定转速稳定运行。

摘要：提出一种新型双转子混合励磁电机(dual-rotor hybrid excitation motor,DRHEM)拓扑结构,通过单定子—双转子的结构实现了电励磁双凸极电机(doubly salient electromagnetic motor,DSEM)和永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的高效结合。给出了所研究电机的基本结构和工作原理,讨论了DSEM部分和PMSM部分的极槽匹配原则。通过建立电机有限元求解模型,计算和分析了电机内的电磁场,得出最优结构及参数。研究结果表明:新结构混合励磁具有简单、紧凑、无刷励磁、电磁损耗小等特点。通过励磁电流的调节,优化后的混合励磁电机具备良好的调磁性能和宽广的调磁范围,在航空电源启动系统中有重要应用价值。

摘要：基于超高速微型永磁电机(UHSMPMM)受多物理场特性制约的问题,该文对超高速微型永磁电机支撑系统、电磁(热)设计、结构强度及动力学等方面进行综合设计研究。首先,结合超高速微型永磁电机的工作特性及微型转子结构特点设计整体式支撑系统及电机整机架构;其次,研究高频条件下的电磁-损耗-温升特性,其中重点分析温升特性对转子结构强度的影响,并给出基于温度场耦合下的超高速转子结构强度关键参数的优化方法;再次,探究整体支撑系统中转子临界转速的影响因素及变化规律;最后,依据多耦合特性分析及优化结果,研制一台550000(r/min)/110W原理样机,并对样机进行实验测试。结果显示,该样机实现了稳定运行,从而证明了所提设计方法的有效性。

摘要：为了削弱双转子永磁电机齿槽转矩,研究一种既可以缩小齿槽转矩,且保证其初始相位和周期大小不变的外转子磁极偏移方法,同时给出磁极偏移角度寻优;根据内、外转子相位关系计算定子外槽偏移角度,内、外转子齿槽转矩反相位消去使永磁电机的合齿槽转矩降为最低。用有限元对该方法进行了仿真验证,结果表明,该方法可有效削弱双转子电机齿槽转矩。

摘要：为减少永磁同步电动机的齿槽转矩,讨论了一种新的设计方案。构建了一种新的定子槽,沿横轴分成上下两部分,上半部分的定子槽口向右偏移一定角度,下半部分的定子槽口向左偏移同样角度,并给出了偏移角度的表达式。通过该方法将电机的定子槽口偏移适当角度,使电机齿槽转矩分量相互抵消,从而削弱了电机的齿槽转矩。针对此定子槽口偏移无法加强气隙磁密正弦性,又给出了一种新的永磁体形状,从中间厚度最大的地方向两侧削减。仿真结果表明,新的定子结构能有效削弱齿槽转矩;新的永磁体在相同定子结构条件下能够进一步削弱齿槽转矩,并大幅度提高气隙磁密的正弦性。

摘要：同心式磁力齿轮是一种结构新颖、具有广阔发展前景的新型传动装置,它是利用磁场调制原理实现大转矩传递。本文在同心式磁力齿轮结构的基础上对调磁环进行改进,在调磁环的内侧加入硅钢构成一个机械桥,运用二维有限元法对改进型磁力齿轮模型进行仿真,并计算磁力齿轮电磁场和电磁转矩,同时与普通同心式磁力齿轮磁场和转矩进行比较。计算结果表明,改进型磁力齿轮磁场较普通型磁力齿轮磁场磁密幅值高,其谐波含量较低,转矩也有所提高。这对同心式磁力齿轮转矩密度的提高研究及应用具有重要意义。

摘要：对一种磁极分段外圆弧偏心结构的表贴式永磁同步电机进行了优化设计,该种电机每段磁极内外圆弧具有不同的圆心。通过有限元分析,验证了新型磁极结构的优点。比较了不同偏心距和极弧系数下电机气隙磁密、齿槽转矩和反电动势波形,通过对偏心距和极弧系数的优化,可以有效降低气隙磁密谐波,减少反电动势谐波,抑制转矩脉动。该种磁极结构可以减少电机永磁材料用量和提高电机电磁性能。

摘要：为了削弱表面-内置永磁同步电动机的齿槽转矩,设计了一种新型槽口偏移方案。分析了永磁电机齿槽转矩表达式,验证了该电机总齿槽转矩为各槽产生齿槽转矩的叠加。以此为原理,将定子铁心的槽进行分组,每组槽口偏移适当角度可以抵消电机齿槽转矩某次谐波,并计算出了槽口偏移最优偏移角。有限元仿真验证表明,该方法可以有效削弱表面-内置永磁同步电动机的齿槽转矩,且电机其他性能不受影响。