基于Simplorer的轴向分段式外永磁转子高速爪极电机联合仿真

doi:10.11985/2015.09.008

电气工程学报 ›› 2015, Vol. 10 ›› Issue (9): 48-53.doi: 10.11985/2015.09.008

• 电气工程新技术专刊——本专刊由沈阳工业大学电气工程学院供稿，组稿人为张凤阁教授 • 上一篇下一篇

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基于Simplorer的轴向分段式外永磁转子高速爪极电机联合仿真

刘光伟,赵新刚,李庚午

沈阳工业大学电气工程学院沈阳 110870

收稿日期:2015-07-28 出版日期:2015-09-25 发布日期:2015-09-25
作者简介:刘光伟男 1983年生,讲师,硕士生导师,研究方向为特种永磁电机及其控制。|赵新刚男 1989年生,硕士生,研究方向为高速电机及其控制。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51077094);国家自然科学基金资助项目(51207094);长江学者和创新团队发展计划资助项目(IRT1072)

Co-Simulation of High Speed Claw Pole Motor with Outer Rotor Based on Simplorer

Liu Guangwei,Zhao Xingang,Li Gengwu

Shenyang University of Technology Shenyang 110870 China

Received:2015-07-28 Online:2015-09-25 Published:2015-09-25

摘要/Abstract

摘要：

分析了轴向分段式外永磁转子高速爪极电机的特殊结构及运行原理。由于研究对象的磁路具有非对称性,为了得到更加准确的仿真结果,在Maxwell 3D平台中按照样机的实际参数,建立了研究对象的3D模型;为实现驱动电机的目标,并考虑到电机在运行时,电机本体与控制电路产生的场路耦合效应,在Simplorer中搭建了电机的控制系统模型,对电机进行Maxwell&Simplorer联合仿真并采用了无位置传感器的控制策略,控制电路包括逆变电路和换相电路以及双闭环的控制电路。从仿真结果可知,该控制系统模型可以使电机稳定运行,并且有良好的起动性能。本文的研究工作对轴向分段式外永磁转子高速爪极电机控制系统的设计与优化,及联合仿真的研究工作,具有一定的参考价值。

关键词: 爪极电机, 联合仿真, 控制系统, 场路耦合

Abstract:

The special structure and operating principle of the high speed claw pole motor with axially segmented outer rotor was presented in this paper. In order to obtain an accurate simulate result, a three dimension （3D） finite element model （FEM） that was consistent with actual parameters was built in Maxwell 3D due to its asymmetry of the magnetic circuit. Considering the coupling effect of the motor finite element model and control circuit model in calculation, a control system model adopting sensorless and double-loop control strategy was done in a co-simulation platform using Maxwell&Simplorer software. Inverter circuit and commutation circuit were included in the control circuit to achieve the target of driving motor. From the simulation result, the motor ran stably and had a good starting performance. Research in this paper has reference value for control system design and optimization of high speed claw pole motor with axially segmented outer rotor in some degree.

Key words: Claw pole motor, co-simulation, control circuit, field circuit coupled

中图分类号:

TM315

刘光伟,赵新刚,李庚午. 基于Simplorer的轴向分段式外永磁转子高速爪极电机联合仿真[J]. 电气工程学报, 2015, 10(9): 48-53.

Liu Guangwei,Zhao Xingang,Li Gengwu. Co-Simulation of High Speed Claw Pole Motor with Outer Rotor Based on Simplorer[J]. Journal of Electrical Engineering, 2015, 10(9): 48-53.

图/表 14

表1

图1

图2

图3

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图9

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表2

图11

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参考文献 13

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参数	数值
额定转速/(r/min)	20 000
永磁体厚/mm	2.5
爪极外径/mm	79
爪极长度/mm	25
额定功率/kW	2.5
转子外径/mm	100
转子内径/mm	83
气隙长度/mm	2

电角度范围	上导通	下导通	输出电压
0°~60°	IGBT₁	IGBT₆	U_ab
60°~120°	IGBT₁	IGBT₂	U_ac
120°~180°	IGBT₃	IGBT₂	U_bc
180°~240°	IGBT₃	IGBT₄	U_ba
240°~300°	IGBT₅	IGBT₄	U_ca
300°~360°	IGBT₅	IGBT₆	U_cb

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基于Simplorer的轴向分段式外永磁转子高速爪极电机联合仿真

Co-Simulation of High Speed Claw Pole Motor with Outer Rotor Based on Simplorer

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