两相开关磁阻电机设计优化及控制

FUDS

ANSYS仿真大赛之两相开关磁阻电机设计优化及控制，本人报名参加电机设计大赛，拟设计两相开关磁阻电机设计及控制模块，届时会用到Maxwell，参数化优化，Maxwell外部电路等，如能得到simplorer软件可还会有simplorer和Maxwell联合仿真的内容，希望得到大家的指点和教导，一起讨论学习，共同进步！

FUDS

通过查阅资料，两相开关磁阻电机结构简单，控制器成本较少，较为适合在不要求双向旋转的场合，在电机设计仿真之前需要大体确定下电机的大小和结构。

FUDS

为满足两相开关磁阻电机自启动性能，采用转子不对称结构。
通过参考文献得出SRM有效尺寸表达式为： ；（式中各参数单位均为国际标准单位）。进而有：SRM主体尺寸基本计算公式：

上式中：D为电机气隙直径（定子内径，单位：mm），l为定子叠厚（单位：mm）
，定子齿数 取8个，电机输出功率取  为2.2KW， 为最小电感与最大电感比，根据经验取 ，c为每相的线圈串联数，8定子齿单相电机取c=4，m为电机相数，定子齿极弧系数 ，转子齿数： ，转速 ，气隙磁密： ，磁路的磁压降系数： ，气息长度： 。
带入数据得： ，减小高速旋转带来的离心力，气隙直径D越小越好，但要考虑预留转轴的位置，同时保证转子的刚性和强度以及动力特性等，铁心长度也不能过长，因此取D为50mm，l为35.216mm。叠片系数为0.95，在考虑铁片转子结构，给定电机轮廓大小等因素时，设计l为45mm，D为53.6mm。具体大小有待进一步优化。
绕组运算：电源向每相绕组提供的电流平均值为：
； 。 ，取 为1.3，输入功率为2.2Kw，计算匝数N=34.76。取为35，根据槽满率和电机性能有待优化。

FUDS

额，从word复制没有公式，那我就直接截图了C:\Users\Administrator\Desktop

FUDS

额，小弟操作不少。。请各位哥哥姐姐{:soso_e154:}见谅截图。。

wayne

加油！祝您在本次大赛中获奖！{:soso_e142:}

FUDS

初步优化有定转子极弧，绕组匝数，电机结构等

FUDS

两种不同的电机结构对应不同的控制主回路图形

FUDS

参数化绕组匝数时电机定子轭部磁密

FUDS

电机定子轭部磁密

aixinfei

很棒，以后希望多多交流学习{:soso_e100:}

FUDS

aixinfei 发表于 2015-3-15 22:16
很棒，以后希望多多交流学习

欢迎交流，一起学习~~{:soso_e113:}

FUDS

图为电机运行结构图，红绿相间的圆环表示固定在电机转子上的磁环，红绿表示圆环外边缘磁极的不同极性(径向充磁)，蓝色表示固定在定子上的霍尔元件。当电机运行时，磁环随转子一起运行，定子上的霍尔元件感应磁环输出高低电平，反映出转子位置。两霍尔位置相差22.5度的机械角度。霍尔周期为90度的机械角度。

FUDS

图为电机运行时两个霍尔输出状态，电机顺时针运转（上图所示结构），霍尔在红色区域为高电平，在低速时霍尔1在低电平时给A相通电，在高电平时给B相通电。在高速状态下电机开通关断角需要调节，开通角和关断角提前，开通时间（减少）。

FUDS

电机运行状态有零速、低速、高速三状态，但整个控制系统可分为：软硬件初始化，预启动状态，启动状态，电机运行状态，过流状态。预启动状态判断电机系统各项参数，并判断运行那种启动程序，运行状态分零速、低速、高速三状态，在各个状态下有转速反馈，电流反馈，电压反馈。通过反馈和控制目标来控制电机运行在需要的状态。

FUDS

两相开关磁阻电机与控制器

FUDS

霍尔信号（黄），电源电压（220V输入）,主电路电流（整流后，滤波电解电容前）波形图

FUDS

提前导通关断  通霍尔信号（黄），电机一相电流（绿）图

FUDS

一相开关管的开通关断情况（黄）与另一相的电流波形

FUDS

从电机设计到控制器软硬件调试，都已基本完成，欢迎大家一起讨论，一起进步！