一种新型的高悬浮输出功率低功耗磁悬浮开关磁

发布时间:2020-10-10 07:19 浏览次数:134

 

悬浮输出能力高、功耗低的新型磁悬浮开关磁阻电机

悬浮输出能力高、功耗低的新型磁悬浮开关磁阻电机

2在机身设计方面,韩国清兴大学团队和沈阳工业大学张凤阁团队共同提出了一种12极、14极宽窄磁悬浮开关磁阻电动机,定子宽、窄极分别绕在悬浮力绕组和主绕组上。由于转子与定子宽度磁极之间的对准面积始终等于转子宽度,因此在转子旋转过程中,悬浮力绕组几乎不产生电磁转矩。可以减小悬浮力绕组对主绕组的耦合作用,但主绕组与悬浮力绕组之间仍有较大的耦合,径向二自由度悬浮力绕组之间的耦合也较大。

朝鲜清兴大学随后提出了一种具有双定子结构的磁悬浮开关磁阻电机(双定子无轴承开关磁阻电机,DSBSRM)。电机由两个定子组成,内定子上绕的悬浮力负责悬浮功能,外定子上的主绕组负责旋转功能。用有限元方法分析了其转矩和悬浮力特性。与宽窄混合定子开关磁阻电机相比,该电机可以有效地克服主绕组与悬浮力绕组之间以及径向两自由度悬浮力绕组之间的耦合。

南京工程学院周云红等人将这种电机用于发电运行,研究了一种双定子磁悬浮开关磁阻起动机/发电机,建立了悬浮力、旋转力和发电电流的模型。有限元分析表明,该起动/发电机具有主绕组与悬浮力绕组耦合小、径向悬浮力性能好等优点。

本文在深入研究文献[17-20]的基础上,保留了传统双定子开关磁阻电机转矩系统与悬浮系统弱耦合的优良特性。为了进一步降低悬浮功耗,提高悬浮输出能力,提出了一种混合式双定子开关磁阻电机(混合双定子无轴承开关磁阻电机,HDSBSRM)。电机采用双定子结构,外定子采用12极双凸起结构,内定子采用8极双凸起结构,内外定子共用一套转子结构,内定子通过引入轴向磁化永磁环为产生主动可控悬浮力提供稳定的偏置磁场。

在分析HDSBSRM拓扑特性的基础上,阐述了该电机的转子悬浮和运行机理,并利用等效磁路法建立了该电机的径向悬浮力数学模型。基于Ansoft/Maxwell 3D软件建立了有限元样机模型,分析了电机的转矩、悬浮力等电磁特性,并与宽窄磁悬浮开关磁阻电机的耦合特性和传统双定子磁悬浮开关磁阻电机的输出能力和悬浮功耗进行了比较。验证了本文提出的电机在转矩系统与悬架系统之间以及悬架系统的两个自由度之间具有良好的解耦性能。具有悬浮产量高、悬浮功耗低等独特的性能优势。最后,通过仿真和实验实现了电动/悬浮。