平动式啮合电动机的位置反馈控制系统

针对平动式啮合电机的特殊磁极结构与控制方式,提出了一种闭环控制系统.设计了由FPGA控制器与驱动电路组成的驱动控制器,开发了平动转子位置反馈装置及电流检测电路.根据平动式啮合电动机的转矩形成原理,提出了基于转子位置检测的控制方法与算法程序,并进行了样机实验.实验结果表明了该控制系统能够有效降低平动式啮合电机的转速波动与转矩脉动,并克服了电机运动过程的失步现象.     

平动式啮合电动机优化设计方法

针对平动式啮合电动机在结构设计上缺乏理论指导,物理样机性能低下的问题,利用等效磁路法和能量关系,提出了基于电动机效率与磁极结构参数的优化设计方法。在给定磁极几何参数、功率与转速条件情况下进行了算例优化计算分析,并将优化计算结果应用在新型平动式啮合电动机结构参数设计与制作中。物理样机试验结果表明:忽略机械传动机构损耗后测得的样机最大效率与理论设计结果较为接近,且经过参数优化的平动式啮合电动机与未经优化设计的平动电动机相比,在效率、转矩及转矩重量比上有较大提升,尤其在功率密度上增加了15～20倍,试验结果表明了该优化设计算法的有效性。     

平动式啮合电机联合仿真研究

平动式啮合电机的机械结构复杂、气隙变化大、磁场非线性,采用等效磁路和静力学分析方法建立的模型精度较低。针对该问题,提出了一种联合仿真方法,将有限元软件Ansoft Maxwell计算获得的电机磁场特性参数传递给MSC Adams建立的电机机械系统模型,利用MATLAB搭建控制系统并实现平动式啮合电机系统的动态仿真。仿真结果与物理样机试验结果较为接近,证明了提出的联合仿真方法具有较高的精确度,能够作为平动式啮合电机的分析模型。     

柔性平动式啮合电机动态分析与转矩控制

介绍了一种柔性机构平动式啮合电机结构和运行原理.该电机利用4组磁极间的磁场力驱动转子在柔性机构约束下绕定子轴线做圆周平动,进而直接带动摆线机构输出低速大扭矩.针对该电机特点,依据磁共能原理,采用动态分析方法建立了电机的磁场和转矩特性模型,分别运用解析方法和有限元方法计算了电机的电感特性;结合直接转矩控制原理推导出了柔性平动式啮合电机的转矩控制算法.设计了物理样机和控制系统,通过仿真和物理样机实验证明了直接转矩控制较开关控制方法降低了电机的振动,控制转速波动在10%以内.理论分析和实验结果均表明该转矩控制方法具有较高的可行性和实用性.     

双三相啮合式电机设计与仿真分析

针对平动式啮合电机振动大、效率低问题,设计了一种新型双三相啮合式电机。提出了一种基于有限元磁场计算结果的动态分析方法建立了该电机的非线性磁场与动力学模型。使用Ansoft Maxwell软件计算电机的磁链与电磁力,并将计算结果传递给Matlab中建立的机械与控制系统中,将机械、磁场及控制系统进行统一的动态仿真分析。制作了物理样机,并进行了加载试验,试验结果与仿真结果较为接近,证明了该模型的有效性。     

大型复杂回转机械装置齿轮啮合的精确建模及仿真

采用SolidWorks三维建模软件,根据齿轮渐开线方程,建立了齿轮精确三维几何模型。使用Hypermesh专业网格划分工具,对齿轮几何模型进行有限元网格划分,为获得精确的计算结果,在啮合区域进行了网格加密处理。最后采用ANSYS分析软件建立了齿轮啮合模型,计算了齿轮啮合时的变形和接触应力,对于齿轮接触强度的设计具有重要参考价值。     

磁极优化降低表贴式永磁电机电磁振动噪声

磁极偏心距和极弧系数是表贴式永磁电机的重要设计参数,对电机电磁振动和噪声有重要影响,而现有研究主要停留在上述参数对径向电磁力波的影响,并未进一步研究如何通过上述参数削弱电机电磁振动和噪声。建立径向气隙磁密关于极弧系数和磁极偏心距的解析模型,推导出径向电磁力波解析表达式。编写电机电磁振动噪声计算程序,以一台4.2 k W表贴式永磁电机为例,计算出不同极弧系数及磁极偏心距下电机电磁振动噪声值。结果表明,随着磁极偏心距增大,电机振动噪声有减小的趋势,当极弧系数为0.9左右时,电机电磁振动噪声降到最小值。有限元仿真验证了该结论的正确性。     

啮合式磁阻电机参数化非线性模型的建立

啮合式磁阻电机是一种新型电机,它将磁阻电机与行星齿轮减速器天然融为一体,可作直驱电机使用。为了提高啮合式磁阻电机的输出扭矩,需建立参数化矩角特性模型。用非线性磁网络法建立了6极啮合式电机的参数化模型。给出了气隙磁导的解析算法,详细讨论了磁阻矩阵和雅各比矩阵的生成,给出了磁网络模型的求解步骤,建立了参数化的磁链函数和矩角特性模型。最后用实测法和有限元法验证了矩角特性模型的精度和正确性,结果表明该模型计算精度与有限元法比较接近。     

新型平动式啮合电机的运行原理和静态转矩

针对机器人系统对驱动电机的启动性能和空间适应性的要求,提出了一种新型的平动式啮合电动机,通过定转子间磁阻的变化将电能转化为机械能,在孔销结构的约束下使转子绕定子作圆周平动,进而可直接由转子带动摆线机构,利用摆线机构的减速作用输出大扭矩的高集成度电动机.设计并加工了一台原理样机,采用有限元方法建立了样机二维磁场模型,对样机的磁场分布进行了分析.计算了不同转子位置处的磁链族,并依据磁共能方法求得样机的静态转矩值,其计算结果与实验结果相吻合.理论分析和实验结果均表明新电机具有结构紧凑,可带载启动并启动快速的特点.     

平动式啮合电机的非线性等效磁路模型

针对平动式啮合电机独特的运行原理和磁场分布,建立了适合对该电机运行性能进行分析的非线性等效磁路模型。该模型借用磁力线和等磁位线互换的方法,将磁力线分布不均匀的磁通管引入到模型中,在对电机磁场分布不均和磁路局部饱和现象进行有效处理的同时,减少了模型中磁通管单元的数量,使模型简化并兼顾了求解精确度。在该模型的基础上,推导了电机绕组满足的以绕组磁链为状态变量的微分方程,建立了电机稳态运行分析的数学模型。对样机单相导通状态下的稳态运行特性进行了仿真分析,其结果与非线性磁参数法所得结果相吻合,表明该模型可以作为平动式啮合电动机性能分析和优化设计的有效手段。     

适用于不同对中度的断路器手车梅花触头啮合尺寸计算

针对现有可移开式开关柜无法确认断路器手车梅花触头啮合尺寸是否符合要求的情况,提出了一种基于底盘车驱动电机运行数据,适用于不同触头对中度的啮合尺寸计算方法。首先,分析了触头对中度对啮合尺寸的影响;其次,详细说明了啮合尺寸计算要点,包括利用位于电流曲线上的等效啮合点计算啮合尺寸和以支持向量机算法定位等效啮合点位置;为使支持向量机分类模型满足不同对中度下的定位要求,对啮入阶段样本进行重构,构建可以表征等效啮合点位置与触头对中度的特征向量;最后,采集新数据,对比方法计算结果和人工测量结果。结果表明:方法在不同对中度下,可以较为精确的计算啮合尺寸。方法为断路器手车梅花触头啮合尺寸计算提供一种新思路。     

Adaptive finite element meshing at each iterative calculation for electromagnetic field analysis of rotating machines

In this paper, we propose a novel algorithm of the nonlinear time‐stepping finite element method for analyses of rotating machines. In the method, the adaptive finite element meshing is applied at each nonlinear and time‐stepping iterative calculation with the interpolate calculations of the potentials from the previous step. The primary finite element mesh at each time step is obtained from the final mesh of the previous time step with minor modification due to the movement of the rotor. The proposed method is applied to the characteristics calculations of a permanent magnet motor and an induction motor to verify the method's validity and its usefulness. It is clarified that the proposed method gives almost identical results to the conventional adaptive meshing method whereas the calculation time is reduced to less than 1/10 in most cases. As a result, the proposed method can reduce not only the time of making mesh manually but also the calculation time compared with the usual finite element method without adaptive meshing. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 164(3): 78–91, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20308     

非圆齿轮齿廓特性分析及偏差测量方法研究

针对现有啮合检测法不能快速准确地测量非圆齿轮单项偏差的问题,提出了一种非圆齿轮齿廓偏差测量方法。对非圆齿轮齿廓的展成特性进行了分析,求解出齿廓特征突变时所对应的偏心率临界值,以判断齿轮是否满足渐开线齿廓偏差测量条件。对于满足测量条件的非圆齿轮,首先求解出其齿廓起测点,然后采用自主开发的仿真加工与齿廓点提取插件,快速获取理论齿廓点,并利用NURBS插值法得到理论齿廓曲线,最后通过测头半径补偿得到测头运动轨迹。实验结果表明,所提出的方法能够快速准确地测量非圆齿轮齿廓偏差,是完全可行的。     

立式屏蔽电动机减速器的设计

减速器安装在立式屏蔽电动机带屏蔽套法兰内部,二者构成的机电一体化产品结构为阀门配套,负责阀门的开启和关闭.阀门的开启和关闭需要的转速很低,为解决这个问题,对电动机减速器进行优化设计.经过计算,齿轮的强度满足要求,齿轮不发生渐开线干涉、齿廓重迭干涉和过渡曲线干涉,产品的性能完全满足技术要求.     

天波超视距雷达流星余迹瞬态干扰抑制方法

天波超视距雷达（OTHR）易受到流星余迹回波等强瞬态干扰的影响。目前对于流星余迹的抑制方法大多需预先抑制海、地杂波,复杂度高,实用性不强。实测数据统计表明,流星余迹与地海杂波信号的分形维区别较大,可利用其作为检测识别特征。本文提出了一种基于分形检测和预测恢复的流星余迹干扰抑制方法。该方法应用分形检测,提取信号的相似性特征,找到流星余迹干扰位置,再去掉相应干扰数据段,并通过线性预测算法恢复有效数据,达到干扰抑制的目的。该方法的优点是干扰检测前无需抑制海杂波,实用性强。仿真结果表明该方法能有效的检测干扰并抑制。     

汽车雨刮电机电磁干扰特征提取方法

针对汽车内部严重的电磁兼容问题,需要对车内电磁干扰源进行准确的分析.采用小波变换方法对汽车雨刮电机干扰信号进行多尺度分解,利用分解得到的各高频子带的小波系数特点,提出了小波域内突变参数和不平衡参数的计算方法,分并且提取各小波系数的累积能量参数、突变参数以及不平衡参数,并与重构后的各层细节信号的波形特征作了对比分析.结果表明,小波系数的累积能量参数、突变参数和不平衡参数能够准确描述原始信号中不同成分信号的特征,对电磁干扰源的识别和分类具有指导价值.此外,这种方法对其他电磁干扰信号的特征提取具有参考价值.     

基于关联规则与PLC的同步电机高精度转角自适应控制方法

常规的转角自适应控制方法未能与同步电机的实际运行数据精准结合,导致实际控制中精度不足,因此提出基于关联规则与PLC设计的同步电机高精度转角自适应控制方法。计算同步电机的增益效率,将结果加权处理,得到同步电机转角理想传动比的计算方法。建立关联数据库,基于关联规则优化转角控制增益系数。以适应性系数判断算法终止条件,建立自适应模型结构,得到同步电机中的转角质心偏离距离,设计转角模糊自适应算法。在对比试验中,试验组中适应性系数均值为0.48/0.92 μm,3个对照组的均值分别为0.27/0.82、0.42/0.57、0.26/0.86 μm。通过试验数据可知,基于关联规则与PLC的同步电机高精度转角自适应控制方法比常规算法更适应同步电机的实际运行,具备更高的精度控制效果。     

超声波电动机在线校正模糊转速控制

针对超声波电动机的转速控制特点,设计了超声波电动机模糊转速控制器.采用蚁群算法对模糊控制器中的模糊规则进行离线优化,确定合适的模糊控制器参数.在实验过程中,针对不同转速情况下的控制性能差异,给出了模糊控制器输出比例因子的在线调节方法,得到了较好的转速控制效果.     

变频调速异步电机场路分析中的动态网格剖分

本文针对变频调速异步电机场路计算中 ,动态网格剖分的困难性 ,通过几种常用有限元剖分方法的比较 ,变形和简化了前推 Delaunay网格剖分算法 ,根据异步电机的结构特点衍生出了一种可以适用于变频调速电机设计与分析的新的动态网格剖分算法。该算法就是把要剖分的区域划分成几个带状小区域 ,根据距离最短原则生成网格。并且编程实现了有限元剖分模块。该方法与经典的ANSYS软件剖分进行了比较 :有效剖分节点数、单元数 ,以及所占用的计算机CPU时间、内存 ,都远远小于ANSYS软件的剖分结果。从而证明了该方法的有效性。