基于解析法和有限元法的PMSM电磁力波分析

针对一款现代纺织用48槽8极整数槽永磁同步电动机(PMSM)进行磁场谐波理论和径向力波分析。采用解析法对合成气隙磁场、定子电枢绕组磁场、转子永磁体磁场进行谐波分析。利用解析模型与有限元模型的结合,对比分析了径向电磁力波次数,并设计了基于Python的预处理程序。在完全去解析化的情况下采用有限元法分析了电磁力波的幅值和频率。通过对径向电磁力波空间和时间分布上的进一步仿真,得出与力波次数表相同的谐波极对数,以及具体的力波幅值和频率。通过两者数据对比,验证了有限元法的正确性,同时可以快速、直观地定量分析电磁力波的幅值和频率,误差较小;清楚地观察径向电磁力波空间和时间分布的波动程度及波动位置,为初步判断电机电磁振动噪声的影响程度和后续减振降噪的优化设计奠定了基础。     

基于槽口偏移的永磁同步电动机齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机设计制造中必须考虑的关键问题之一。为了抑制永磁同步电动机的齿槽转矩,采用傅里叶级数的方法对齿槽转矩进行分析,研究了单个槽对应的齿槽转矩与电机总齿槽转矩之间的关系。将电机电枢槽沿着旋转方向划分为偶数组,分析推导了单个电枢槽组对应的齿槽转矩,采用将相邻的电枢槽组设为对应组,通过将一组或者多组电枢槽组的槽口偏移适当角度的方法,使得对应组间齿槽转矩分量互相抵消,从而抑制电机总齿槽转矩特定次数的谐波,削弱总齿槽转矩幅值,并给出了具体偏移角度的公式。以一台12槽8极永磁同步电动机为例,仿真分析结果表明,采用该方法能有效抑制永磁同步电动机总齿槽转矩的基波以及低次数谐波,使得电机齿槽转矩幅值明显下降。     

SPMSM定转子系统及整机结构的模态分析

基于Ansys平台对一款表贴式永磁同步电动机(SPMSM)建立主要系统包括定子系统、转子系统以及整机的有限元电机模型,并对其主要模态参数进行模态仿真。仿真得到各部分系统的径向模态振型以及固有频率,并分析定、转子系统及整机结构对电机电磁共振的影响,并采用锤击法验证了有限元分析的正确性。试验结果表明,整机固有频率相对误差在5.3%以内,满足实际工程的需要,为后续调整电机结构改变固有频率以期达到减振降噪的效果、避免共振现象,提供了理论依据。     

基于谐波分析的永磁电机齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一,也是设计制造过程中必须考虑的关键问题。为抑制电机的齿槽转矩,采用解析法与有限元法相结合的方式,研究了一种开辅助槽抑制电机齿槽转矩的方法。运用傅里叶级数对电机的齿槽转矩进行谐波分析,得到齿槽转矩的基波以及各次谐波的大小;将开辅助槽电机的齿槽转矩简化看作辅助槽与磁钢产生的齿槽转矩与原有电机的齿槽转矩的叠加,利用解析法确定辅助槽的开槽位置,使得特定位置的辅助槽与磁钢产生的齿槽转矩的谐波分量与电机原有的齿槽转矩的特定的谐波分量互相抵消,从而抑制齿槽转矩的基波以及低次数谐波分量,使得齿槽转矩幅值下降,并给出了具体的辅助槽位置公式。结合有限元方法,采用与普通槽相等的槽口宽度,并对辅助槽的深度进行仿真分析,得到最优的辅助槽深度。仿真结果表明,在特定的位置上开特定个数的辅助槽,能对齿槽转矩的基波与低次数谐波起到明显的削弱作用,降低齿槽转矩幅值。     

《架空导线用防腐脂》标准解读

架空导线用防腐脂的主要作用是保护架空导线不被腐蚀,延长导线的使用周期,具有明显的经济效益和社会效益。2018年6月7日,我国首次发布了架空导线用防腐脂的国家标准(GB/T 36292—2018),并已于2019年1月1日实施。该标准对架空导线用防腐脂的产品标识,性能要求和试验方法等进行了规范,为我国架空导线用防腐脂的研发和应用提供了有力的技术支撑。在对标准进行解读的同时,也提出了几个研究中值得注意的问题。(图0表0参考文献3)     

基于GPR-PSO模型的PMSM齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一,是电机设计过程中必须考虑以及解决的关键问题。为了抑制表贴式永磁同步电动机(PMSM)的齿槽转矩,以PMSM齿槽转矩幅值为目标,以极弧系数、偏心距、磁钢充磁方式、定子槽口宽度为变量,研究了通过GPR-PSO模型方法来进行抑制齿槽转矩。利用正交实验设计安排了变量的配对,以一款48槽8极PMSM为例进行仿真,形成关于齿槽转矩幅值与变量的样本数据集。通过高斯混合回归模型(GPR)对该样本数据集进行拟合,构建拟合函数,检验了拟合模型的精度。以构建的拟合函数为适应度函数,通过粒子群算法(PSO)进行寻优,得到最优解,削弱了PMSM的齿槽转矩。结果表明,GPR-PSO模型能有效降低电机的齿槽转矩。     

基于定子齿冠偏心的外转子永磁电机转矩波动抑制

为了抑制12槽10极风机用外转子永磁同步电动机的转矩波动,研究了定子齿冠偏心的结构。该方法基于不等气隙长度的思想,保持了初始结构的定子齿冠极弧中间部分对应的气隙长度不变,而齿冠两边对应的气隙长度变宽。利用有限元分析软件对采用定子齿冠偏心结构的外转子永磁同步电机进行仿真计算分析,研究了不同偏心距离下电机的转矩波动系数,并分析了齿冠偏心对于输出转矩大小、齿槽转矩以及气隙磁场谐波畸变率的影响。仿真实验结果表明,采用定子齿冠偏心的结构,能有效地抑制输出转矩的波动和齿槽转矩的幅值,使气隙磁密波形得到改善。     

基于CFD的仿鲹科机器鱼动力学建模与运动控制

仿生机器鱼的运动控制是仿生机器鱼推广应用的基础;然而,仿鲹科机器鱼的推进一般采用鱼体波数据,很少采用真实鱼类游动数据;为了深入探究仿鲹科机器鱼运动控制方法,采用了计算流体力学方法,通过标定流体介质、来流速度、鱼体几何形状等措施,利用Fluent软件进行了建模,然后针对鱼体波数据和真实金枪鱼游动采样数据两种不同推进数据对仿生机器鱼进行了仿真和实验;结果表明对于多关节仿生机器鱼推进方面,真实金枪鱼游动采样数据相较于常见的鱼体波产生的推进数据,在躯干进行大幅值摆动的情况下效果更好;这一仿真和实验对比为仿鲹科机器鱼的高效运动控制提供了一种新思路。     

基于响应面法的永磁电机转矩多目标优化

为优化一台36槽8极的表贴式永磁同步电机的输出转矩,以优化转矩波动系数、起动转矩值、输出转矩均值为目标,选择对电机转矩参数影响较大的磁钢厚度、磁钢偏心距、极弧系数3个电机参数进行优化。应用基于中心组合设计(CCD)的方法,构造实验样本数据组;通过有限元仿真分析,对响应面模型函数拟合回归;通过方差分析对模型的合理性进行评价;利用Design-Expert软件分析并求得最优参数解。结果表明,基于响应面法(RSM)的优化方法,能有效抑制转矩波动,提高输出转矩和起动转矩的幅值。     

基于UE的水下机器人动态仿真平台设计与实现

仿生水下机器人需要大量的训练数据来模仿水下生物的各种任务；然而，真实物理环境中的高成本使得仿真成为应对这一挑战的可行工具；目前，多数的仿真平台对于仿真环境的设计较为简单，缺乏在保证模拟真实性的条件下构建大型复杂场景的能力；为了解决仿真平台环境建模能力的不足，提高仿真效果的可视化程度，采用虚幻引擎（Unreal Engine，UE）、AirSim和分布式算法仿真平台（Distributed Algorithm Simulation Platform, DASP）相结合的方案，设计了一款应用于仿生水下机器人的动态交互仿真测试平台；并通过LQR控制器控制仿生机器鱼跟踪目标轨迹对仿真平台的可视化和有效性进行了测试；仿真结果表明该仿真平台在交互性、真实性、可视化和仿真效果等方面表现出较高的优势。