摘要：匝间短路是一种常见的电机绕组故障,会导致定子绕组电流增大、电机局部过热,长期在这种环境下运行,温度升高使得电机性能下降,造成经济损失。该文以一台3kW永磁同步电机为例,研究匝间短路故障对永磁同步电机各部件温度的影响。基于电机参数建立三维等效热模型,绝缘材料被等效为绝缘层,将机壳沿轴向分段,根据风速在机壳表面施加不同边界条件,考虑永磁体涡流损耗和接线盒散热的影响,利用有限元方法分别计算正常和匝间短路故障情况下的电机温度场分布。通过对电机绕组重新下线,合理设计并搭建实验平台,测得永磁同步电机关键位置点的温度,将匝间短路故障前后的温升数据进行比较分析,得到故障前后电机温度分布的变化规律以及局部过热位置,同时为诊断和预防匝间短路故障提供依据。

摘要：以燃料电池汽车为代表的氢能利用技术,对改善空气质量与减少化石燃料消耗具有积极作用。针对燃料电池汽车用DC-DC变换器的宽升降压范围、低输入电流纹波、宽电压输入范围和输入输出共地要求,将准Z源结构与LC网络进行结合,提出一种基于准Z源结构的非隔离升降压DC-DC变换器。该变换器在非极限占空比下具有宽升降压范围,同时具有连续的输入电流和输入输出共地结构。在建立所提出的升降压变换器小信号模型的基础上,设计该变换器的闭环控制系统。试验结果表明,所提出的变换器能够有效实现3.8倍升压与0.75倍降压,额定功率下最大效率为96.17%。当发生负载扰动与电压阶跃变化时,系统的调节时间均小于250 ms,具有良好的闭环控制效果。所提出的升降压DC-DC变换器适用于燃料电池汽车动力系统。

摘要：针对低温泵用高速永磁电机的屏蔽套厚度和过盈量的确定问题,从电机转子强度的角度分析,提出了以厚度最小化作为设计目标的研究方法。首先确定转子各材料的强度约束准则,建立电机转子的三维有限元强度计算模型,并通过解析法验证,分析了分别采用钛合金和碳纤维作为屏蔽套材料时不同转速和温度下转子应力的变化规律,探究各材料的失效极限;并以此作为约束条件,确定了符合强度要求的屏蔽套厚度及过盈量,最终得到的碳纤维屏蔽套较钛合金的厚度更小,在强度方面更具优势。该屏蔽套的设计方法在满足转子强度的前提下,使得材料尽限利用,对低温泵用电机和高速电机的屏蔽套设计具有参考意义。

摘要：针对目前新能源汽车驱动电机高功率密度和高效率的要求,设计一台发卡绕组双层永磁体内置式永磁同步电机。首先,根据驱动电机设计指标与基本方程,利用有限元方法建立电机的二维模型,研究发卡绕组尺寸、定子槽口高度和宽度对绕组涡流损耗以及转矩性能的影响。其次,利用田口算法对双层V型磁极的永磁体尺寸进行优化,并且采用转子分段斜极降低了电机转矩脉动。通过对电机空载反电势、空载气隙磁密、齿槽转矩以及额定负载工况下的磁场分布与输出性能的计算与分析,表明电机具有良好的电磁性能。通过计算电机的各项损耗,得出了电机在不同工况下的效率Map图。最后,为保证电机安全运行,对转子结构进行机械强度校核,结果证明了电机设计方案的合理性。

摘要：油冷式扁线电机由于其高功率密度和高转矩密度的特点,被广泛应用于新能源汽车中,成为当今研究的热点。然而其复杂的油路结构可能会使冷却油分配不平衡,致使电机出现局部温度过高问题,严重时会影响整车的安全运行。为研究分析油路结构对于电机温度的影响,以一台额定功率为225 kW的油冷式扁线电机为研究对象,首先根据电机主要参数建立电机的有限元模型,计算分析电机损耗。然后建立电机三维温度场计算模型,求解温度场仿真边界条件,并对电机进行流体场及温度场仿真,基于仿真结果分析油路结构对电机温度场的影响。最后使用田口法优化电机油路结构,使电机内冷却油分配达到平衡,从而解决电机局部温度过高问题,对油冷式扁线电机的油路结构设计具有指导意义。

摘要：电动汽车驱动电机作为电动汽车的核心部件,其温升问题直接影响着电动汽车的稳定性以及安全性,因此选择合适的热分析模型和冷却结构在电动汽车驱动电机的设计过程中有着非常重要的现实意义。针对电动汽车驱动电机冷却问题,以电动汽车驱动电机“热的来源-热的处理-实际应用”为主线,对近年来国内外电动汽车驱动电机的冷却设计发展现状进行了综述。对电动汽车驱动电机热源计算方法以及各类型损耗基本原理进行了简述。按照自然冷却、强迫风冷、液冷的分类方式阐述了不同种类电动汽车驱动电机冷却系统的国内外应用现状,并总结了近年来电动汽车驱动电机冷却结构的实际应用情况及其优缺点。这些工作为电动汽车驱动电机的研发提供了一定的参考。

摘要：针对护套和永磁体轴向分段设计导致的强度和动力学方面的问题,以一台额定功率150 kW、额定转速30000 r/min的高速永磁电机为研究对象,基于厚壁圆筒理论建立强度仿真模型,采用解析法和有限元法对护套轴向分段结构的转子应力分布规律和护套分段数对转子强度的影响规律进行研究,并以厚壁圆筒理论验证规律的合理性;建立转子系统动力学仿真模型,以有限元法研究永磁体和护套分段数对临界转速、不平衡响应的影响规律。结果表明,护套轴向分段提高了永磁体局部最大轴向应力和切向应力。永磁体轴向分段降低了转子各阶临界转速,尤其对采用刚度等级较高轴承的转子影响较大,同时升高了转子振幅。为高速永磁电机护套和永磁体轴向分段设计提供了强度和动力学方面的参考。

摘要：针对低温环境下材料性质改变引起的电机电磁力性能变化问题,本文对低温高速永磁电动机在偏心故障前后的电磁力分布和变化进行了分析,提出一种基于麦克斯韦张量法的电磁力计算模型,在此基础上对护套表面位置、定子齿顶、定子齿壁偏心故障前后的电磁力进行计算,并与常温下电磁力进行了比较。定量阐述了偏心故障前后电磁力的演变规律与应力集中位置,从电磁场参数、电磁转矩以及气隙电磁力时空特性三个角度验证了电磁力计算结果的合理性。电磁力的分析方法与结果为同类电机的电磁力计算提供了借鉴,为电机形变分析及结构优化设计奠定了基础。

摘要：在永磁同步电机(PMSM)控制系统中,传统PI控制器因结构简单、易于实现而得到广泛应用,但在系统快速性与超调之间存在矛盾。为了解决以上问题,提出一种以线性自抗扰控制(LADRC)为核心的PMSM无位置传感器控制方法。首先,针对线性扩张状态观测器(LESO)对系统扰动估计负担过大导致系统控制性能降低的问题,通过设计降阶观测器对系统的负载扰动进行观测,并将获取的扰动补偿到控制器以减少LESO对系统扰动的估计负担,提高LESO对扰动的估计精确度、增强系统控制性能;其次,为了实现无位置传感器控制,将电机方程中的反电动势纳入未知扰动并利用LESO对其进行估计;最后,从估计的反电动势中提取转速和转子位置信息。通过仿真和实验表明,采用LADRC所控制的PMSM系统具有更高控制精确度和更强的抗扰性能,而且利用LESO所估计的转速精确度高、鲁棒性强。

摘要：中高速时永磁同步电机无位置传感器控制系统中传统滑模观测器会存在较大估计误差,根据超螺旋算法,在保证稳定性前提下设计了一种增益值随估计转速变化的变增益超螺旋滑模观测器,实现对转速和转子位置估计精度的提高。针对无位置传感器控制方法中鲁棒性较差问题,在变增益超螺旋滑模观测器估计出转速的基础上,提出一种基于新型趋近律和新型负载转矩观测器的滑模转速控制器,用于提高整个控制系统的动态响应和鲁棒性。根据李雅普诺夫稳定性理论对所提出的新型趋近律和负载转矩观测器进行了稳定性证明,通过仿真和实验证明,改进滑模无位置传感器控制系统能够提高转速估计的精度和控制系统的鲁棒性。