电枢初速对电磁轨道炮性能的影响

电枢预加速是改善轨道炮性能的重要途径,为了研究电枢预加速条件下电磁轨道炮特性,仿真分析了电枢初速对电磁轨道炮电流波形、电枢速度、炮口动能和系统效率的影响。建立了电磁轨道炮的电路模型和电枢动力学模型,并通过Simulink对电磁轨道炮电枢的发射过程进行了仿真计算。结果表明:在一定范围内提高电枢的初始速度能够改善电流波形、减小电枢速度增量、增大动能增量、提高系统效率;在同等轨道炮性能需求条件下,电枢预加速可降低对电磁轨道炮电气元件的性能要求。以上结果可为电磁轨道炮设计和优化提供参考。     

固体C型电枢几何结构优化设计

电枢是电磁轨道炮的关键部件之一,其几何结构直接影响轨道炮的发射性能。在电磁轨道炮发射过程中,由于电枢与轨道接触面上流过强大的电流,局部高温导致金属材料丧失强度与产生烧蚀。为此需要通过选择合理的电枢结构参数来抑制电流趋肤效应的影响,使流过导轨和电枢接触面的电流分布尽量均匀,达到改善轨道炮烧蚀的目的。基于ANSYS建立了固体C型电枢电磁性能的有限元分析模型,对三种典型的C型电枢进行了仿真计算,研究了几何参数对C型电枢电磁性能的影响,得出了最优化C型电枢的设计方案。本文的研究结论对固体C型电枢的研究与设计有重要参考意义。     

电磁发射中枢轨接触电阻特性研究

在电磁轨道发射技术中,电枢和轨道的接触状态对发射系统的性能和寿命有重要影响。接触电阻是反映接触状态的一个重要指标。为此,建立了炮口电压的电路模型,设计不同充电电压条件下的发射试验,并测量炮口电压、轨道电流、电枢位移。根据电路模型计算出接触电阻和电枢体电阻。计算结果表明:初始阶段,电枢体电阻与接触电阻大小接近;在后半段,电枢体电阻远小于接触电阻。不同充电电压下发射试验的接触电阻曲线具有相同的变化趋势,接触电阻先随着电流的增加而减小,在电流处于平顶区时接触电阻先上升后下降,当电流下降时接触电阻急剧上升。分析讨论后认为,接触压力和温度是决定接触电阻的两个主要因素,而电流大小直接影响电磁压力和温度。     

计算焦耳温升作用的电磁轨道发射中电枢尾翼转角处受力分析

在电磁轨道发射中电枢尾翼转角处的受力过程是焦耳温升作用下的动态过程,受多种因素影响,易发生断裂失效,进而影响电枢和电磁轨道发射系统性能。为此,在构建电枢静止、加速和减速运动状态下尾翼转角处受力理论模型的基础上,结合电枢材料电阻率和比热容随焦耳温升的变化,对电枢尾翼转角处的受力情况进行了仿真计算,然后通过电磁轨道发射试验进行了验证。计算结果显示:电流峰值为600 kA时,考虑电阻率和比热容变化时温升的计算结果比不考虑时的结果高171.23 K;当电流峰值达620～640 kA,但未达到电枢材料6061铝合金的“载流特征量”时,电枢尾翼转角处就会发生拉伸断裂失效。观测发射试验后回收电枢的形貌,电枢尾翼上存在符合拉伸断裂特征的收缩断裂缝,初步验证了理论计算分析结果,为后续电枢设计优化提供了依据。     

分段式永磁直线同步电动机有限元分析

为了研究提升系统的分段式永磁直线同步电动机(PMLSM)的运行特性,首先建立了其稳态有限元分析模型,分析了不同动子位置时电机的磁场分布,计算了不同动子位置、不同电枢电流时电机的静态力-位移-电流特性,得到电磁参数随动子位移及电枢电流的变化曲线;然后建立了分段式PMLSM的时步有限元分析模型,对分段绕组两两并联供电方式下,起动过程的动态特性进行了计算,得到动态过程中电枢电流、感应电动势、电磁力、动子运行速度、位移等物理量随时间变化过程.经实验测试验证了分析结果的正确性.     

具有切向磁钢的无刷直流电动机电枢反应对最佳换向位置影响的分析

建立了1台用于航空起动发电系统地面实验30 kW切向磁钢无刷直流电机BLDCM的有限元仿真模型。论述了实验电机系统工作在120°电角度导通方式时,理想状态下的最佳控制逻辑。利用有限元模型研究了电枢反应对电机气隙磁场和最佳换向位置的影响,并且结合对有限元仿真结果的计算分析,研究了实验电机电磁转矩及其脉动随电枢电流变化的情况。理论与仿真结果表明:电机通入电枢电流后,最佳换向位置发生变化。当电枢电流较大时,不能忽略电枢反应对最佳换向位置的影响,需要对变换器换向位置角进行调整来适应电枢电流的变化,以获得最大输出转矩和较优的转矩脉动性能。     

永磁直流力矩电机电刷放置与刷宽的选择

力矩波动是衡量力矩电机性能好坏的一个很重要的指标,直流电机的电磁转矩公式: 式中P——极对数, N——总有效导体数α——并联支路数I_α——电枢电流φ——每极下有效磁通为此,若想减少力矩波动,就要保持电枢电流L_α气隙磁通φ为常值。对于永磁直流力矩电机来说,保证φ为常值就要使转子在任一位置时,磁路的磁阻保持为一常值,为此,     

小口径电磁轨道炮电枢电流熔蚀特性实验研究

为了掌握轨道电磁发射中电枢的电流熔蚀特性,对小口径电磁轨道发射装置进行了实验研究。实验装置为20 mm×20 mm,方形口径轨道电磁发射装置,通过控制发射实验中电枢出膛的速度,研究了电流幅值、电枢质量和转角厚度(载流能力)等因素对熔蚀的贡献。另外,基于电流幅值递增实验,总结了熔蚀程度的几种模型和相应的电流幅值范围。结果表明:不同的发射条件对电枢的熔蚀程度影响有所差异;电流分布是熔蚀产生的直接原因,能显著影响熔蚀程度;电枢质量对起始时刻的熔蚀有影响;电枢转角厚度对熔蚀的贡献不大(电枢载流能力足够的情况下);随着电流幅值的增加,电枢表面熔蚀有从电枢中端偏下位置沿棱边向电枢中部和电枢头部延伸的趋势,在此过程中归纳出了3种熔蚀程度及其对应电流范围:轻度熔蚀,对应电流181~293.8 k A;中度熔蚀,对应电流293.8~320.8 k A;极度熔蚀,电流320.8 k A。     

电磁轨道炮电枢与轨道接触面大小对电流密度的影响分析

增加或保障电枢与轨道具有较大接触面是电磁轨道炮设计与试验中的一个重要目标,但实际上接触面大小的作用仍有待探讨。为此,通过仿真计算分析了接触面上电流分布区域的位置与电流大小。结果表明:电流仅从小部分接触面穿过,在满足该接触面大小的情况下,接触面再增加或接触面大小对轨道电枢接触的电磁性能影响不大;同时,电流流过的区域大小与电枢和轨道的尺寸以及电流随时间的变化有关。对被分析的结构,在电流平顶阶段,接触面积为电枢侧面的20%(接触面长度约为8 mm,实际接触面大小约为240 mm2)已可认为足够大,接触面再加大最大电流密度已基本不变。因此,在固定尺寸的电磁轨道炮中,不必过分追求大电枢/轨道接触面,保证一个接触面大小满足电接触的电气性能即可。     

反电势控制永磁电机的设计

本文介绍锁相伺服系统控制的无刷直流电机的结构与计算特点,文中对在该种控制方式下由电机电枢绕组反电势、电磁转矩、电磁功率及电流等计算公式进行了推导。所得结论可供设计者参考。     

星形联结三槽永磁直流电动机电枢反应的分析

对星形联接三槽永磁直流电机电枢反应进行了分析，指出其电枢反应规律不同于三角形联结的电机，在正转和反转时电枢反应的性质不同，导致电机输出转矩不同，计及了电流换向和齿槽效应引起的波动，采用有限元法计算了星形联结电机的电磁转矩，证明了分析的正确性。     

无槽无刷直流伺服电动机的设计与特性分析

阐述了无槽无刷直流伺服电动机的结构、设计特点等;对其转动惯量、机电时间常数、电枢电感等参数的特征进行了分析说明,并对其转矩与电流的关系、电机常数的稳定性、损耗与转矩的关系、电机的承载能力作了讨论.     

永磁无刷直流电机负载磁场及其电磁转矩的计算

该文在考虑齿槽影响的前提下，建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型，求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对水磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上，结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构，构造出电机绕组的场路耦合模型，由此计算出电机相绕组电流变化波形。在考虑齿槽影响情况下，计算出永磁电机在任意时刻的电枢反应磁场和负载气隙磁场，进而计算出永磁无刷直流电机产生的瞬时电磁转矩，以便定量分析永磁无刷电机的电磁转短被动和绕组换相引起的转矩被动，为分析永磁无刷直流电机的工作特性和振动噪声提供了可靠的依据。     

永磁同步电机高转矩电流矢量控制方法和系统

本文提出了一种提高永磁同步电机输出转矩的电流矢量控制方法,即通过实时控制定子电流矢量的相位角,充分利用磁阻转矩来使电机输出转矩达到最大值。与传统的控制方法相比,电机的几种性能指标如：力矩,效率,功率因数等都得到了改善。文中还给出了最民矩电流矢量控制的实现方法和仿真结果。     

基于查表法的电励磁双凸极电机建模研究

为了研究电励磁双凸极电机(DSEM)的控制策略,必须建立精确控制模型。DSEM定转子均为双凸极结构,存在明显的边缘效应和高度的局部饱和现象,其磁链和转矩均为电枢电流、励磁电流及转子位置角的非线性函数,难以采用常规方法建立精确控制模型。在深入分析电机电磁特性的基础上,通过有限元仿真分别建立磁链与转矩关于电流与转子位置角关系的数据表。采用Simulink三维查表法,分别对DSEM磁链函数和转矩函数进行建模,并与电压方程一起构成DSEM仿真模型。针对模型各个环节进行了分析验证,以励磁绕组滞环斩波空载反电动势及电枢电流采用不对称控制策略为例,将仿真结果与有限元仿真及试验结果进行了对比,验证了所建模型的精确性、有效性及建模方法的可行性。     

Low-speed high-torque drive system applying vernier motor torque

The application of the direct drive system is increasing in the field of robot and factory automation because of controllability with high accuracy. However, it requires the motor high torque at low speed. Although the vernier motor presented by Lee in 1963 could produce the reluctance torque in low speed, it involved many problems to be solved. This paper studies the reluctance torque of the vernier motor using the finite-element field analysis. Since the increase of rotor slot number is effective in producing high torque, in the model here, there are not only winding slots but also small slots on the stator teeth surfaces. Also, the rotor slots are provided in the periphery of the core more than the total number of stator slots by the pole number. The calculated torques have agreed very well with the experimental results. A prominent feature of the control scheme is to control the armature current phase based on the detected rotor slot position. Thus there is no problem such as pull-in or pull-out in Lee's vernier motor. Then the instantaneous torque is controlled by the amplitude of armature current. The experimental results on both the speed control and the position control also are shown in this paper.     

电枢上无铁心的直流无刷力矩电机

提出了一种电枢上无铁心的无刷直流力矩电机，该电机无静摩擦力矩，文中推出了这种电机的电流，力矩和反电势等参数的计算方法。     

Low torque pulsation and high-power control of permanent magnet motor with distributed electromotive force

This paper describes low torque pulsation and high-power control of permanent magnet synchronous motor (PM motor) with distorted electromotive force (emf). The experimental model of PM motor is a 40-kW, 190 r/min, salient-pole, six-phase machine. An individual single-phase transistor inverter is connected to each phase of PM motor as a power source. By adopting full pitch and concentrated winding in the armature of the motor, the rate of flux utilization and output torque per mass can be increased. This winding causes trapezoidal distortion in the phase voltage waveform at no load. For realization of high-performance control of PM motor, the current waveform should be determined so as to minimize torque pulsation and to maximize the output torque of the motor under the rated current. This paper proposes also the method to determine the optimum current waveform. The currents and emfs are expressed as N-dimensional vectors (N: the number of phases). Due to the characteristics of the particular structure of the motor, the armature reaction is small enough to be neglected. In this case, the optimum current vector can be derived under two conditions: (1) the direction of the current vector always agrees with that of the emf vector; and (2) the scalar product of the two vectors is held constant. Supplying the optimum current vector provides no torque pulsation and the nearly maximum output torque under the rated current. This method also can derive the new optimum current corresponding to open-phase operation. The validity of the method is confirmed experimentally. The characteristics of the experimental model of PM motor also are described in this paper.     

永磁无刷直流电机PWM调制方式研究

分析了永磁无刷直流电机电动运行时不同PWM调制方式对电枢电流的影响,得出了采用全桥载波时电流波动最小,转矩脉动最小的结论。又提出了一种能量回馈制动的方法,实现了电机制动时能量的回馈。