基于场路结合的姿控飞轮驱动电机

常规的姿控飞轮驱动电机的设计只能基于经验通过重复计算得到设计参数,且无法得到最优参数。本文以磁路法和有限元法(FEM)为基础,提出以驱动电机的有效径长比为核心的姿控飞轮驱动电机的设计方法。设计磁路时,首先基于电机的等效电路建立径长比与表征电机性能的参数之间的计算模型,然后采用拉普拉斯方程的有限元法计算气隙磁通密度和电感用于精确分析电机性能。采用该方法设计了一台5Nms轮毂驱动型飞轮电机,仿真分析了电磁转矩脉动和机械特性曲线。结果显示其调节特性的理论计算值与试验值一致,电磁结构的最大设计误差为2.9%。该方法适用于姿控飞轮驱动电机的设计,且具有准确、简洁和快速的特点。     

小卫星用反作用飞轮系统设计

考虑小卫星用反作用飞轮系统小型化的要求,提出了飞轮电机体积最小时的电枢尺寸确定方法,并设计了一种定子无铁芯式反作用飞轮系统。为防止磁路饱和,将多学科优化设计方法应用于飞轮转子结构和电机磁场联合设计中,并采用外罚函数法及序列二次规划算法(SQP)组合优化策略对飞轮系统进行多目标优化设计。选取飞轮转子质量最小和电机气隙磁通密度最大为优化目标,以最大等效应力、一阶共振频率、极转动惯量、磁饱和等作为约束条件,将iSIGHT软件作为优化平台,集成有限元软件ANSYS实现了优化过程,最后依据优化结果制造出飞轮样机。优化结果表明,优化后飞轮转子质量由0.73kg减小到0.67kg,减小了8.22%,气隙磁通密度由0.376T增大到0.401T,增大了6.65%。设计的优化方法提高了飞轮设计的合理性,推动了飞轮系统的小型化研究。     

用于卫星姿控的动量飞轮盘式电动机设计

为适应微小卫星的尺寸,提高飞轮的转动惯量/质量比,实现姿控飞轮的轻量化,设计了一种飞轮用盘式永磁无刷直流电动机(简称盘式电动机).根据飞轮转动惯量要求设计盘式电动机的整体结构,确定电枢直径比;通过对盘式电动机磁路的分析,推导磁钢尺寸与气隙长度的关系;采用有限元法确定磁极对数,给出等效气隙磁通密度计算方法;通过建立绕组参数与盘式电动机额定数据间的关系,给出绕组设计公式并进行仿真分析.根据此方法设计加工了一台飞轮样机,并对此样机进行实验验证.结果表明,感应电动势计算值与实测值最大误差为6.3％,证明了设计方法的正确性.     

Ansoft软件在无刷永磁直流电动机优化设计中的应用

本文利用Ansoft软件对无刷永磁直流电动机的主要电磁参数进行估算,确定电机本体的定转子结构参数和绕组参数后,利用RMxprt模块对电机进行优化设计。按照给定技术性能指标,通过对电动机的电枢绕组线径、极弧系数、气隙长度的分析,得到优化数据信息,确定了电机最优电磁参数结果。     

轴向磁通飞轮电机印刷电路板定子绕组设计

针对卫星姿态控制用反作用飞轮小型化的要求,设计了采用印刷电路板(PCB)定子绕组形式的轴向磁通反作用飞轮系统,并研究了PCB定子绕组的布线形式。根据系统设计方案和工艺的要求,采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,研究了螺旋形绕组的反向转矩产生机理,对比分析了螺旋形和波形PCB定子绕组对飞轮驱动电机性能的影响,并分别对采用两种形式定子绕组的飞轮样机进行了地面性能测试。试验结果表明,飞轮工作在额定转速5 000r/min时,采用波形定子绕组比采用螺旋形定子绕组时的电机功耗降低了26.2%,电磁效率降低了0.8%。试验结果验证了理论分析与仿真结果的正确性,为PCB定子绕组型轴向磁通永磁电机的工程化应用提供了参考。     

永磁直线电机结构参数的DFSS和响应面法优化

在研究潜油直线电机的参数匹配过程中,提出了一种圆筒型永磁同步直线电机结构参数优化设计方法。基于一种六西格玛设计(DFSS)理念,结合数理统计理论,分析了气隙长度、定子轭厚度、齿宽、齿形角、主磁通永磁体有效长度、半闭口槽宽、极弧系数等参数对电机电磁推力及齿槽力影响。以增大推力及降低齿槽力为优化目标,采用2IV 7-3部分析因试验设计法,对电机主要本体结构参数进行筛选优化。分别筛选出了影响电磁推力和齿槽力的显著因子,并利用响应面法建立了相应的非线性数学模型。通过多目标遗传算法获得了Pareto最优解,得出最优结构参数组合。优化前后有限元仿真结果表明:平均电磁推力提升了28.83%,齿槽力降低了18%,推力及齿槽力波动显著减小;基于DFSS和响应面的优化方法用于研究潜油直线电机电磁结构参数优化是可行的。     

高速储能飞轮的设计与分析

本文主要分析和解决了用于车辆节能传动系统中的高速储能飞轮旨在追求以高的能量密度为目标的半径比选择、材料选择以及飞轮的尺寸设计等问题,并就储能飞轮的尺寸设计进行了举例说明。为高速储能飞轮的设计与分析提供了依据。     

电动汽车用永磁同步电机的转子结构优化

为了改善电动汽车用V型内置式永磁同步电机的性能,通过使电机的转子外表面分段偏心得到不均匀气隙的转子结构,完成了电机的优化.基于二维电磁有限元仿真,得到最合适、最优的不均匀气隙转子结构;通过对转子外表面分段偏心的偏心距进行尺寸参数分析,得到不同的偏心距对电机的电磁性能的影响.优化后电机的齿槽转矩降低了55.04％,噪声降低了15.66 dB.结果表明转子外表面分段偏心的结构改善了电机气隙磁密的正弦性,提高了电机的空载反电势和输出转矩.     

一种双圈磁钢无刷直流电机

针对现有的飞轮用无刷直流电机气隙磁密均匀性差、刚度低、功耗高等缺陷,提出一种双圈磁钢结构无刷直流电机方案,并基于现有磁悬浮飞轮结构进行了电机总体结构设计,通过等效面电流法与数值分析法分别对其气隙磁密进行了数学建模与磁场仿真分析,二者分析结果相对误差基本低于5％,验证了双圈磁钢结构无刷直流电机方案设计的合理性.采用有限元...     

基于混合粒子群算法的低速大转矩直驱永磁同步电机多目标优化研究

针对潜水电泵用低速大转矩直驱永磁同步电机的优化设计问题,为了同时实现其低齿槽转矩、低转矩脉动和低铁损耗,以及气隙磁密波形正弦度的优化,提出了基于混合粒子群算法的内置式永磁同步电机多目标优化有限元设计方法。在建立有限元分析模型的基础上,以永磁体尺寸、永磁体槽槽型尺寸、最小气隙长度、不均匀气隙偏心距为变量,以空载及负载情况下的齿槽转矩、转矩脉动、铁损耗、效率、气隙磁密基波幅值、气隙磁密波形正弦度作为优化目标,提出了基于权重系数的多目标优化函数。研究结果表明:基于混合粒子群优化算法的有限元设计方法具有搜索能力强、收敛速度快的优点,得到的电机设计结果与设计目标具有良好的一致性,有限元仿真证明了所提方法的有效性和可行性。     

永磁无刷直流电机的仿真研究

应用Maxwell2D软件,对永磁无刷直流电机进行了气隙磁场的有限元分析,并给出了气隙磁密分布图和反电势波形图,最后计算了电磁转矩。有限元分析的结果不仅验证了电机设计的合理性,还为电机的进一步优化设计提供了依据。     

基于Ansoft的轮毂式无刷直流电动机齿槽转矩分析

轮毂式永磁无刷直流电动机作为电动车驱动系统的关键部分应用日益广泛,然而其固有的齿槽转矩引起电机的振动和噪声,并影响低速性能。以外转子永磁无刷直流电机为研究对象,应用Ansoft/Maxwell2D软件进行设计分析,结果表明,选择分数槽绕组,合理选取极弧系数和极槽配合是抑制齿槽转矩比较有效、实用的方法。     

微型无刷直流电机在CO_2/H_2O分析仪中的应用

针对无刷直流电机在CO2/H2O分析仪中的应用,介绍了CO2/H2 O分析仪的基本原理和系统结构,简述了直流无刷电机的控制原理,提出一种用于CO2/H2O分析仪的微型无刷直流电动机驱动器的设计方案。分析了霍尔位置传感器的一种定位方法,并讨论了电机转速闭环控制和转动稳定性的调试方法。应用结果表明,该控制系统运行稳定可靠,设计满足CO2/H2O分析仪的要求,简化了系统结构,能够实现气体的快速采集。     

纯电动汽车无刷电机控制系统的建模与仿真

针对无刷直流电机传统PI控制的局限性,从无刷直流电机的基本原理出发,通过模糊PD控制器与积分相结合,将永磁无刷直流电机应用于纯电动汽车驱动系统。采用Matlab／Simulink平台,同时结合S-函数,构建了基于模糊控制的无刷直流电机转速一电流双闭环控制系统模型,利用该模型分析无刷直流电机的动静态性能,得到了无刷直流电机运行时的反电势、相电流、转矩和速度的曲线。结果表明,采用转速一电流双闭环模糊控制调速策略具有超调小、响应速度快、鲁棒性好、自适应能力强等优点,使系统获得了较好的控制性能,为实际纯电动汽车驱动控制系统的分析与设计提供了新的思路。     

基于SVPWM控制的无刷直流电机的建模与仿真

针对传统无刷直流电机（BLDCM）控制系统方波驱动转矩脉冲大等缺点,采用了基于电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制方法的正弦波驱动永磁无刷直流电机控制系统,建立了两级三相无刷直流电机的数学模型,利用Matlab／Simulink中的电力系统仿真T具箱SimPow—erSystems建立了SVPWM控制下的无刷直流电机转速、电流双闭环控制系统的仿真模型。仿真结果表明,电压空间矢量控制下的无刷直流电机控制系统具有较好的静、动态特l生,同时该仿真结果也验证了SVPWM控制无届Ⅱ直流电机的有效性和仿真模型的正确性。     

基于单片机的无刷直流电动机控制系统设分

介绍了无刷直流电动机（BLDCM）的基本结构和工作原理。重点阐述了利用8751单片机控制无刷直流电动机的换相、调速、限制启动电流、正反转的原理和实现方法以及程序设计。     

直流无刷高速电机驱动电路设计及改进

采用无传感器无刷直流低速电机专用调速控制芯片ML4425,设计制作了航模用直流无刷高速电机的控制器。针对目前航模用直流无刷电机速度高的特点,对用于直流无刷低速电机的传统ML4425控制系统中的相关环节进行了改进,尤其是电机的启动、驱动和保护部分。简化了航模用直流无刷高速电机的控制系统,减少了成本。     

一种微型无刷直流电机控制器的设计

针对小功率无刷直流电动机对其控制器体积小、调试方便、性价比高方面的要求,设计了可实现电流、转度双闭环控制的稀土永磁无刷直流电机微型控制器电路。主要通过器件选型和速度采样电路设计的方法,对功率电路和速度闭环电路进行精简优化。该控制器结构简单紧凑,运行稳定,完全满足设计要求。     

离散位置的永磁无刷电动机矢量控制系统探究

介绍了永磁电动机的控制技术,对永磁无刷电机的矢量控制思路做比较,分析借助离散位置信号进行矢量控制系统的原理与实现过程。得出利用霍尔位置传感器进行系统实现,此方式在不增加永磁无刷电机和其控制成本的前提下,可有效的对电动机方波电流提前换相弱磁控制调速范围过小的问题,提高了电动机在全速范围内的可控性,具有一定的优势。     

基于换相与电流控制对无刷直流电机非理想反电势转矩脉动的控制

从无刷直流电机转矩脉动产生的原理出发,分析了转矩脉动在非理想反电势情况下产生的原因,并提出通过提前角开通换相法与电流控制相结合的控制策略以减少电磁转矩脉动。仿真结果证明该控制策略能有效地控制由非理想反电势引起的无刷直流电机换向产生的电磁转矩脉动。