基于复合磁性槽楔的整数槽和分数槽PMLSM性能对比及优化

为了降低电机齿槽力和推力波动,提高电机性能,提出一种由2种不同磁性材料复合而成的新型复合磁性槽楔(composite magnetic slot wedge,CMSW),并根据复合形式不同分为上下复合和左右复合。建立整数槽(12S4P)和分数槽(3S4P)绕组结构的永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)有限元模型,对比整数槽和分数槽绕组PMLSM在单一磁性槽楔和不同复合形式下复合槽楔的齿槽力、永磁损耗、电机推力及波动等电磁特性。结果表明,CMSW对电机推力波动抑制效果优于单一磁性槽楔,并得到不同绕组形式下的CMSW最佳复合形式和配合尺寸。有限元分析结果显示,复合磁性槽楔可以显著降低推力波动,减小涡流损耗,改善电机输出性能。     

圆筒永磁直线电机齿槽力综合优化

使用有限元分析来说明所研究的圆筒永磁直线电机推力波动主要是由齿槽力引起的.为削弱该电机的齿槽力,采用了一种基于能量法和傅里叶分解的解析法对电机齿槽力进行分析,据此提出优化电机初级长度和极弧系数来减少电机齿槽力,在解析法研究基础上,采用遗传算法,选取定子槽宽和槽高,永磁体径向长度作为优化变量,齿槽力,气隙平均磁密和永磁体...     

永磁直线同步电机的磁阻力分析及其优化

为了最小化由边端效应与齿槽效应引起的永磁直线同步电机（PMLSM）的推力波动，提出了一种数理分析相结合 的优化设计方法.采用半无限单端结构建立永磁直线同步电机边端效应产生的磁阻力分析模型，运用傅立叶级数与数值分 析相结合的方法对磁阻力进行了分析，并进一步提出优化动子长度来降低磁阻力的原理与方法.建立齿槽效应分析模型， 运用有限元数值分析由齿槽效应产生的磁阻力；并建立整体磁阻力的有限元分析模型，探讨了永磁体宽度对整体磁阻力 的影响.结果表明，仿真分析与测试结果基本一致，磁阻力得以大大降低，该方法实现了PMLSM的动子长度、分数槽与永 磁体宽度的优化设计     

PMLSM推力波动抑制分段斜极方法研究

为了有效抑制推力波动,提高电机定位、出力及速度精度,分析了永磁直线同步电机(PMLSM)推力波动特点,指出采用分数槽及电枢长度调节之后,2、4、6次波为PMLSM推力谐波主要成分,与以12倍次为主的齿槽力波动不同;在对分段斜极方案优点分析、推力谐波斜极系数计算、电磁推力削弱系数计算的基础上,对斜极角选取策略进行了分析,结果表明:因推力波动的成因和表现不同,直线电机与旋转电机最佳斜极角选取公式有差异;阐述了利用二维有限元计算三维非对称斜极运动模型的方法,用该方法对斜极系数-分段数关系、斜极系数-斜极角关系进行了计算,验证了PMLSM次级永磁分段数及斜角选取的分析.结果表明:永磁体2分段并取30°斜角可使推力波动下降到61.3%且保持96.8%出力.     

基于正交试验的发动机定位力改进分析

针对双元动力发动机存在的结构复杂和非线性磁路难以建立精确优化模型等问题,本文基于正交试验,对永磁活塞机械电力发动机定位力进行改进分析.研究了永磁体沿磁化方向长度、气隙宽度、齿槽槽宽对定位力的影响,利用正交试验法对各参数进行优化,并以定位力幅值最小为目标,得到发动机电动力结构的最优尺寸,同时对仿真结果进行极差分析,得到主...     

圆筒型永磁直线电机齿槽力解析

针对圆筒型永磁直线电机齿槽力解析计算不够准确的问题,提出了一种利用能量法解析研究齿槽力的方法。利用许—克变换计算出了该种结构的无槽和开槽后的基本气隙磁场强度,计算出气隙最小处的气隙磁场强度,最终得出整个电机的气隙磁场强度。根据得到的气隙磁场强度公式得出电机能量,结合电机能量和齿槽力的关系推导出齿槽力解析公式,并使用有限元法仿真和样机实验结果验证所提方法的有效性和准确性。结果表明:解析法、有限元法计算和实验测量的齿槽力规律完全一致,峰值分别为22.2、20.8、0.9 N,三者结果吻合较好。该方法是一种快捷、有效、计算精度高的方法。     

基于ANSYS的新型永磁直线同步电机的设计

针对永磁直线同步电机的推力波动问题,用ANSYS软件建立有限元模型,提出一种新型结构,并对齿槽深度、齿槽宽度、气隙大小等参数进行分析设计。仿真结果表明,该方案能有效减小推力波动,改善电机性能。     

基于小波神经网络的永磁同步直线电机自适应逆控制

针对永磁同步直线电机(PMLSM)受推力波动等干扰,采用反馈误差学习法,利用小波神经网络在线得到PMLSM的逆模型,避免了求取PMLSM的Jacobian信息,结合PID反馈控制,实现了PMLSM的小波神经网络自适应逆控制.仿真结果表明,与PID控制以及复合前馈PID控制方法相比,所提出的方法有效提高了PMLSM系统的跟踪性与鲁棒性.     

永磁直线伺服电机的磁场分析及优化设计

介绍了一种圆筒型永磁直线伺服电机,电机次级采用轴向磁通结构,初级采用无铁心空心式绕组设计,完全消除了传统有铁心永磁电机固有齿槽效应所引起的推力波动问题.该结构电机的输出推力稳定性主要与电机气隙磁场分布的正弦程度有关,提高气隙磁场分布的正弦性是改善电机伺服性能的重点.通过对电机磁场进行有限元分析,研究了电机次级永磁体宽度和半径2个主要尺寸对气隙磁场分布的影响,并给出了这2个主要尺寸的最佳取值.经过优化设计,电机的气隙磁场分布得到了改善,磁场谐波分量大大降低,输出推力更加稳定,伺服性能得以提高.     

采用磁性槽楔改善无刷直流电机的气隙磁场

在永磁无刷直流电机(PMBLDC)中,转矩脉动是需要解决的主要问题之一。对引起转矩脉动的主要因素——齿槽效应,进行了仿真分析。为了减小因齿槽变化而引起气隙合成磁场的畸变,采用磁性槽楔以达到减小槽口宽度的效果,使气隙沿周向趋于均匀。通过有限元分析软件——ANSYS软件,对同一无刷直流电机在相同载荷情况下进行仿真比较,结果表明装有磁性槽楔的电机要比无磁性槽楔的电机气隙磁密波形平滑,气隙磁场波动明显减小,因此采用磁性槽楔是可以使气隙磁场波形更趋于矩形波,减小气隙磁阻的变化,削弱磁阻转矩,进而减小转矩脉动。同时,仿真结果也显示了采用磁性槽楔能起到减小永磁体漏磁的作用。     

基于磁极偏移圆筒永磁直线电机齿槽力的削弱

为了削弱圆筒型永磁直线电机的齿槽力,在简要介绍圆筒型永磁直线电机齿槽力产生原理的基础上,基于Ansoft软件对圆筒型永磁直线电机的齿槽力进行了分析.以单个磁极和初级齿相互作用产生的齿槽力为基础,运用叠加原理得到整个电机的齿槽力解析表达式,进而提出采用磁极分组偏移来削弱电机齿槽力的方法,并给出了磁极偏移距离的表达式.通过有限元仿真验证了该方法的有效性,同时对磁极偏移后电机的反电势进行了分析,发现该方法对电机反电势的影响很小,所得结论可为直线电机的设计提供一定参考.     

槽口宽度对伺服永磁电机齿槽转矩的影响研究

以利用能量法的解析模型计算抑制伺服永磁电机齿槽转矩的最佳槽口宽度,利用有限元法求解齿槽转矩,分析了解析法与有限元法数值求解结果出现误差的原因,探究了不同槽口宽度与齿槽转矩的关系。结果表明,齿槽转矩随着槽口开口长度的增加先增大后减小,当其取值在能量法计算的最佳槽口宽度附近时,齿槽转矩下降,符合理论预测,但是二者的极值点出现处存在0.41 mm的误差。针对槽口宽度过小导致下线困难的问题,对能量法的解析模型进行了改进,提出了以线径作为槽口宽度,探究槽口增加量与齿槽转矩变化的关系,确定最佳槽口增加量。结果表明,当最佳槽口增加量为1.2 mm,槽口宽度为2.35 mm,此时齿槽转矩为17.8 mN·m。     

非均匀气隙对切向永磁同步发电机性能影响

针对永磁同步发电机(PMSG)谐波含量和振动较大的问题,提出采用非均匀气隙削弱齿谐波和齿槽转矩的方法.分析了非均匀气隙永磁同步发电机的运行机理,讨论了不同偏心程度非均匀气隙情况下,永磁同步发电机的空载反电动势、输出功率、电机效率、波形畸变率等参数的变化规律.通过场路耦合法,以一台切向式永磁同步发电机为例进行了仿真,结果表明非均匀气隙能改善气隙磁场波形,电机波形畸变率THD由4.86%降到2.48%,齿槽转矩降低40%.     

基于流变仪的高精度宽调速永磁同步驱动系统

为了确保钻井液流变仪的测试系统能够在恶劣环境下正常工作,设计了一种能够在宽广范围内速度连续可调且速度分辨率高的驱动系统.在电机本体方面采用分数槽结构,通过选取合适的极槽配合并对气隙磁密波形进行优化以削减其谐波含量及电机的齿槽效应,提高电机的速度分辨率和运行平稳性.在控制方面采用恒压频比控制方式,同时结合无位置传感器控制算法与空间矢量脉宽调制技术,以提高系统开环控制精度.基于所建立的电机及其控制系统的耦合仿真模型进行的分析表明:对分数槽电机系统的动态特性进行优化后,可使得电机在较宽的转速范围内平稳运行且具有很高的速度分辨率,能够满足流变仪对驱动系统的要求.     

内置式永磁电机齿槽转矩削弱方法研究

为抑制永磁同步电机齿槽转矩,减少电机振动与噪声,提出一种定子齿顶开辅助槽与转子外圆偏心的结构来抑制齿槽转矩,提升电机的输出性能.首先建立了定子齿顶开槽前后与主气隙分布函数解析式,分析定子开槽与电机主磁场分布及齿槽转矩的关系,同时分析了转子外圆偏心后对齿槽转矩的影响.以内置3相8极48槽V型永磁同步电机为例,利用有限元法对定子齿顶辅助槽个数、槽宽、槽深、槽位置以及转子外圆偏心距等参数进行优化对比分析,获得最优的参数匹配.结果表明：定子齿顶双矩形对称开槽以及转子外圆偏心的方式能有效改善主气隙磁场分布,抑制电机齿槽转矩,优化后的电机气隙磁密5、11、15、17谐波幅值下降明显,电机齿槽转矩峰值降低了59.6％,反电势波形正弦性增强,平均转矩提升,电机输出性能明显改善.     

数控机床永磁同步直线伺服系统免疫控制

针对数控机床永磁同步直线电机(PMLSM)伺服进给系统存在的波纹推力扰动、齿槽力扰动、端部效应扰动和其他不确定性扰动的问题,应用免疫反馈系统的免疫性原理在传统PID基础上设计了一种免疫PID控制器.免疫系统在大干扰和不确定性环境中都具有很强的鲁棒性和自适应性,使伺服系统既具有快速响应和设计简单的特点,又结合了免疫控制的抗干扰特性.在M ATLAB环境下对永磁同步直线电机数控机床伺服进给系统进行仿真,结果表明,此种控制方案下的PMLSM伺服系统具有更好的控制精度、较快的响应速度和较小的超调量,抗干扰能力更强.     

永磁直线同步电机矢量控制系统研究

利用永磁直线同步电动机在推力、速度、定位精度、效率等方面比直线感应电动机和直线脉冲电动机等具有更多的优点，从其d-q轴数学模型着手，导出推力与电机参数及电机电流的关系式，得到最佳恒定推力控制策略。该策略将电机的稳定控制引入到最大推力控制中，并根据电机实际位移量的变化，直接控制电机的电流，从而实现对直线永磁同步电机的位置和速度控制。建立了恒定推力输出的矢量系统，通过电机的速度响应实验验证系统的稳定性、可靠性和高精度。最后试验证明其响应速度快，超调量小，定位精度高。     

高精度永磁直线同步伺服系统鲁棒位置控制器的设计

介绍了高精度、微进给永磁直线交流同步电机（PMLSM）驱动系统鲁棒位置控制器的设计，首先，在空载情况下，由静态实验获得非线性摩擦系数模型，通过前馈摩擦补偿器补偿非线性摩擦，其次，由递推最小二乘估计器RLS和负载扰动力观测器构成的估计器，用它来估计动子质量，粘滞摩擦系数和负载扰动力，设计积分－比例IP位置控制器以满足跟踪指令和抑制扰动，将观测的负载扰动力前馈，进一步增强系统的鲁棒性。