永磁直线同步电机磁阻力最小化研究

依据永磁直线同步电机磁阻力产生的原理,针对2极三槽电机,分析了其边端效应,在此基础上,考虑到齿槽效应引起的齿槽力.提出了优化初级铁心长度和初级铁心端部形式的磁阻力最小化方法.有限元分析和验证了动子铁心和边端齿的最佳长度.结果表明本文提出的磁阻力最小化方法是可行的,减小了电机的推力波动.     

磁极偏移减小永磁直线无刷直流电动机磁阻力

为了减小由永磁体和初级齿相互作用引起的永磁卣线无刷直流电动机的磁阻力,提出了一种磁极偏移的优化方法.运用傅立叶级数和数值分析相结合的方法对磁阻力进行了分析,研究了优化磁极相对位置降低磁阻力的原理和方法,推导出了永磁体偏移量的规则.建立了电机的磁阻力有限元分析模型,并进行了仿真分析.结果表明,采用磁极偏移的方法可以很好地降低磁阻力,电机电磁推力降低很少,且电机极数越多优化效果越明显,采用有限元法验证了该结论.     

一种减小动圈式永磁无刷直线电动机磁阻力方法研究

在不考虑齿槽力的情况下,依据永磁直线电机磁阻力产生的原理,针对两极三槽动圈式永磁直线无刷直流电机(LPMBDCM),采用傅立叶变换法分析了电机的边端效应;在此基础上提出了通过优化初级铁心长度和端部形式使磁阻力达到最小化方法.利用电磁软件Magnet验证了最优动子铁心长度以及动子边端齿的长度;结果表明所提出的磁阻力最小化方法是可行的;减小了电机推力波动范围,提高了运行稳定性.     

永磁直线无刷直流电动机磁阻力最小化研究

为减小由齿槽效应引起的永磁直线无刷直流电动机的磁阻力,运用叠加原理与数值分析相结合的方法对磁阻力进行分析,发现磁阻力为每对永磁体叠加而成,且波形为正弦波.因此,合理地移动每对永磁体,使它们叠加的磁阻力合力最小,即通过磁极偏移的方法来减小磁阻力.根据计算出每对永磁体移动的距离,利用仿真软件进行了仿真.仿真结果表明磁阻力大大降低,特别是当极对数为偶数时,磁阻力几乎为零.     

直驱波浪发电用圆筒型永磁直线电机的磁阻力最小化分析

圆筒型永磁直线发电机(TPMLG)广泛应用于直驱式波浪能发电装置中以提能量转化效率,但由边端力、齿槽力等引起的磁阻力波动是影响永磁直线发电机运动性能及整个能量装置稳定性的主要因素。首先运用傅里叶级数与数值分析相结合的方法对TPMLG边端力进行分析,提出优化动子长度降低边端力的原理与方法;其次,在旋转电机磁场能量计算方法的基础上对TPMLG齿槽力的计算公式进行推导,得到TPMLG齿槽力波动统一公式;最后采用有限元方法(FEM)建立PMLG磁阻力分析模型,在电机不同槽距与极距的匹配情况下,对电机的磁阻力进行仿真分析与验证,得到电机的槽距和极距的最优尺寸。优化理论及仿真分析方法可以指导TPMLG的设计与研究。     

水电机组带长线路黑启动仿真分析

黑启动过程中避免发电机组的自励磁和过电压问题是决定启动方案成功的关键因素之一。通过研究黑启动过程中产生自励磁的原理和判定方法,提出一种简单有效的自励磁判别方法,以延边电网为例,对两江电站3号机组空充220 kV江敦线能否产生自励磁进行了计算分析;在此基础上建立了两江电站的黑启动仿真模型,并利用M atlab软件对黑启动的暂态过程进行仿真,详细地模拟了黑启动的动态过程。     

双V型结构削弱永磁直线电机磁阻力波动方法

磁阻力是单边平板型永磁直线电机(PMLM)推力波动的主要组成部分,影响了其在精密驱动领域的应用,为此,提出双V型结构削弱端部效应和齿槽效应产生的推力波动的方法。首先分析齿槽磁阻力和端部磁阻力的波动规律;然后基于积分法推导齿槽效应磁阻力与磁极的V型深度之间关系。接着针对特定深度的V型磁极,推导端部效应磁阻力与V型端部电枢铁心V型深度的关系。最后,以12槽10极PMLM为例,采用有限元仿真和实验验证,结果证明该方法能够有效削弱端部效应和齿槽效应产生的磁阻推力波动。     

减小永磁直线同步电动机磁阻力的一种控制算法

本文提出了一种减少永磁直线同步电动机磁组力(齿槽力)影响的一种控制算法。此方法建立在磁阻力曲线(永磁直线同步电动机位置为变量的函数曲线)的傅立叶分析基础之上，同时又建立了控制算法的数学模型。介绍了在电机设计的过程中通常采用减小永磁直线同步电动机磁阻力的几种措施，实验验证了此算法的有效性．     

V-型端齿削弱永磁直线电机端部磁阻力波动方法

动电枢型永磁直线电机由于铁心开断,在两个纵向端部产生了较大的磁阻力波动,降低了系统的伺服性能。该文根据端部磁阻力的特征,提出电枢铁心V-型端部结构消除纵向端部磁阻力波动的方法。通过对V-型端面微元化推导端面磁阻力的合力,总结V-型深度对端部磁阻力波动的影响规律。为简化生产工艺,分析阶梯结构的准V-型端齿削弱端部磁阻力的可行性。最后,以齿槽力较小的12槽11极电机进为例,采用有限元仿真和实验验证了所提方法的正确性和有效性。     

分段错极排列的PMLSM磁阻力研究

永磁直线同步电动机(PMLSM)磁阻力引起电机振动和噪声,影响电机的伺服性能。磁阻力包括端部力和齿槽力两个分量。为抑制电机端部力,根据优化动子长度原理,采用优化电机端齿宽度的方法,确定最小端部力时的端齿宽度尺寸。为抑制电机齿槽力,采用分段错极排列方法,使电机有限元建模时各分段场量计算仍为二维场,研究磁极偏移距离、分段数与电机磁阻力及其谐波次数之间的关系。有限元分析结果表明,分段错极排列后较好地削弱电机的磁阻力。     

基于场定向控制方式减小永磁直线同步电机推力波动

由于边端效应和齿槽效应,永磁直线同步电机在运行中存在推力波动问题。该文在有限元分析的基础上,利用傅里叶级数进行非线性分析,得到电机的磁阻力和位移的关系表达式,采用场定向控制的方法对电流环电流进行实时补偿,从而达到消除推力波动的目的。实验结果表明在对电流进行补偿后,推力波动和速度波动较小,基本稳定在给定值。     

直线伺服电机法向力分析

法向力是影响直线伺服电机运动性能的主要原因之一。采用有限元分析的方法对直线伺服电机的两种法向力进行分析,分析了推力、法向力与气隙长度的关系。通过采用傅立叶级数进行非线形回归分析,得到电机初级与次级之间法向力的公式。在实际应用中,可以利用得到的公式对推力波动进行补偿,提高直线伺服电机的运动性能。通过增加直线伺服电机底板厚度来解决机床隔磁的问题。     

永磁直线同步电机出入端磁阻力齿槽分量分析

采用有限元法及间接法对PMLSM的动子在出入端时的磁阻力的齿槽分量进行分析.实际物理模型的初级铁心被分解为不含齿槽和包含齿槽但不包括端部的两FEA模型;采用间接法研究PMLSM原始模型及改变PMLSM的端部半填槽槽形后对电机动子在出入端处磁阻力齿槽分量的影响和变化规律.将分析结果与实验数据进行了比较,验证了方法的正确性及有效性,为PMLSM的性能研究及电机设计提供了理论.     

永磁直线同步电机推力波动优化及实验研究

由边端力、齿槽力及法向吸力引起的推力波动是影响永磁直线同步电机(PMLSM)运动性能的主要因素。通过优化电机动子长度方法降低边端力，采用分数槽结构方法降低齿槽效应引起的齿槽力，利用有限元方法计算PMLSM法向吸力，并采用傅立叶级数进行非线性回归分析，得到PMLSM推力波动统一公式。实验表明PMLSM进给单元推力波动实验值与理论值基本一致。证明了优化理论及分析方法的正确性。因此，在实际应用中，可利用得到的公式对推力波动进行补偿，提高永磁直线同步电机的运动性能。     

120°相带环形绕组圆筒型永磁直线发电机定位力降低的优化设计

圆筒型永磁直线发电机(TPMLG)采用120°相带环型绕组可以提高其功率密度,然而,TPLMG具有较大的定位力,这会引起发电机的振荡甚至使系统不稳定.为了解决这一问题,该文对120°相带环形绕组(120°-TPMLG)的圆筒型永磁直线发电机进行优化设计.首先利用有限元方法研究不同结构参数(定子铁心长度、极弧系数、槽肩宽度、定子齿宽和气隙长度)对定位力的影响.根据分析结果,结合田口方法对发电机进行优化设计,在不损失输出功率的情况下使定位力最小,得到120°-TPMLG的最优结构参数.为了验证优化设计过程的有效性,将优化后的120°-TPMLG与初始发电机的性能进行比较.结果表明,优化后的120°-TPMLG的定位力得到了极大的减小,输出功率也略有增加.因此,该文采用的优化方法对减小120°-TPMLG的定位力是有效的.     

初级分段不连续型直线电机定位力分析与参数优化

以一种应用于环形线运输系统的初级分段不连续型直线电机为研究对象。分段不连续型初级结构的优势在于节约成本、减小损耗且电机系统更具柔性化,但此结构导致动子在段间切换受到很大端部力,造成电机运行时推力波动较大。针对该问题,提出了一种次级辅助极与初级端齿相结合的优化方案。分析电机在空载运行时所受的定位力并进行解析,对比动子在初次级耦合以及段间切换这两种情况下所受的定位力。首先对电机的主要结构参数进行优化,结合响应面法建立多目标响应面模型;然后通过遗传算法进行寻优,通过仿真对优化前后的定位力进行对比;最后基于实体样机进行测试验证,结果表明添加辅助结构下的电机模型可有效抑制定位力与推力波动。     

一种新型多齿开关磁链直线电机的关键问题

提出一种省永磁、高推力性能的新型多齿开关磁链直线电机;推导分析直线电机端部开断引起的电磁推力与定位力特点,比较3种端部辅助齿形状对推力特性的影响,结果表明与内部齿相同的端部辅助齿可使直线电机得到较好性能;与旋转电机同样电枢高度及齿槽宽度的直线电机电密偏高,故增高电抠使槽面积增大到2.5倍,之后分析FSPM直线电机非饱和时推力表达式及饱和对电磁性能的影响,永磁优化分析表明21 mm高度永磁体可以使本设计电机达到最大推力,最后示出了不同轭部高度、不同气隙时,最佳永磁体高度的选择规律.     

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。