提出一种在结构上由内、外双定子以及中间转子构成的新型永磁游标电机拓扑结构,永磁体采用内嵌的方式安装在转子内部。在该电机内、外定子上设计有起磁场调制作用的调磁齿,实现对内、外双重气隙磁场的调制作用,提高磁场的利用率,使电机能够输出较大较平稳的转矩。详细阐述该新型双定子永磁游标电机的工作原理,给出具体的设计参数以及二维、三维结构示意图,并运用电磁有限元软件完成对该电机模型的建立,针对其电磁性能进行仿真分析,结果显示该新型双定子永磁游标电机具有有效的谐波调制作用,并能实现较大较平稳转矩输出。

提出了一种用于电动独轮车的永磁轮毂电机和摆线减速机一体式系统,驱动主体由外转子永磁轮毂电机及摆线式减速机构成。摆线减速机放置在定子内部,可提供低转速、大转矩的输出,并有利于减小独轮车的振动。与传统的装配方式相比,新提出的永磁轮毂电机和摆线减速机一体式结构稳定性好、重量轻、结构加紧凑。首先,提出并设计了永磁轮毂电机和摆线减速机一体式拓扑结构;其次,为了得到最优的电机输出性能,采用有限元软件对永磁轮毂电机参数进行了优化设计;最后,分析了摆线减速机的动力学性能和系统的热性能,分析结果表明新提出的永磁轮毂电机和摆线减速机一体式设计满足电动独轮车的行驶要求。

以DSPMVM电机为对象,基于电磁学与传热学理论通过等效热路法与有限元法对目标电机进行温度场分析。首先,介绍了DSPMVM电机的拓扑结构与参数;其次,对目标电机的各热源损耗进行计算分析;然后,提出目标电机的五热源等效热路计算模型,引入闭环反馈对目标电机在不同工况下的稳态温度场进行仿真计算,并与有限元法计算结果进行对比。两种方法结果基本吻合,证明预测温升计算方法的准确性与DSPMVM电机设计的合理性,为新型DSPMVM电机的热设计提供了依据。

传统的PID控制方式难以保证系统在各种复杂多变工作环境下的性能要求,引入新型智能PID控制算法可以提高系统的控制性能,但是其算法实现困难,也增加了嵌入式系统开发的复杂性。为解决这一问题,采用基于模型的开发方法(Model-Based Development,MBD),以DSP永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Motor,PMSM)矢量控制为例,将模糊自适应PID控制算法引入到电机控制的速度环中,建立了系统的Simulink嵌入式代码生成模型,并自动生成代码,最后利用TMS320F28335控制箱对代码进行验证。研究结果表明,利用基于模型的开发方法可实现复杂电机控制算法的自动代码生成,并且具有开发周期短、代码的一致性与鲁棒性强等优点。

针对使用传统滑模观测器的永磁同步电机的无传感器控制中存在的系统抖振问题,提出了一种基于指数趋近律与变速趋近律的组合趋近律算法,用于替代传统观测器,并使用连续的饱和函数取代了开关符号函数,该算法减小了传统的基于指数趋近律控制算法在稳态时抖振过大以及稳定时间过长的问题,并运用Lyapunov稳定性理论验证了该控制系统的稳定性;在MATLAB/Simulink中搭建了基于改进滑模观测器的PMSM无传感器控制的仿真模型,对系统进行了分析,验证了所提方法的可行性。

提出了一种新型的对转式双转子盘式电机。首先,分析了该电机的工作原理;其次,比较分析了集中绕组和交叉环形绕组两种绕组拓扑结构,结果表明集中绕组电机除具有端部绕组短,节省材料的优点外,集中绕组电机能够产生更接近正弦的反电动势,并且齿槽力和法向力均得到削弱。此外,集中绕组的三相绕组端部长度一致,对称性好,更有利于控制;最后,在此基础上提出了一种将定子两侧齿槽错位的拓扑结构,实现磁通分流,在磁通密度一定的情况下,可以减小轴向尺寸,提高功率密度。