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.     

基于电动系统的机械负载动力学模拟控制

针对基于电动系统的机械负载动力学模拟控制问题,给出了控制系统的总体结构,建立了驱动电机矢量控制的数学模型和负载模拟系统的动力学方程.采用带转矩反馈的控制算法对负载模拟电机进行控制.给出了驱动电机和负载模拟电机的参数,仿真实验中,分别对线性和非线性机械负载进行模拟,仿真结果表明负载模拟电机能够准确跟踪期望的转矩,证实了控制的有效性.     

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.     

磁极径向组合轴向磁场永磁电机转矩品质分析与优化设计

为了实现轴向磁场永磁(axial field permanent magnet,AFPM)电机大转矩惯量比、低转矩脉动等高品质转矩输出,提出磁极径向组合式的AFPM电机,采用传统表贴永磁与Halbach永磁阵列沿径向排列的转子结构。分析电机运行原理,推导电机功率尺寸方程;通过有限元方法对比分析该结构与传统表贴式结构的磁场分布、转矩、转矩脉动、反电动势及电感等电磁特性。在此基础上,基于响应面分析,构建多目标遗传优化设计方法,对电机转矩、齿槽转矩、反电动势和转矩脉动进行优化设计。最后,基于优选参数加工制造样机,并进行实验研究,验证了该电机结构的有效性和分析的正确性。     

永磁同步推进电机电磁振动分析

依据Maxwell应力方程推导了永磁同步电机径向电磁力的解析表达式,分析归纳了电机内各阶次、各频率径向电磁力的来源。以一台45槽10极永磁同步推进电机为例,分别建立了电机电磁有限元模型和结构有限元模型,并进行了模态分析;将电磁有限元模型中得到的径向电磁力耦合到结构有限元模型中,对电机进行了电磁振动谐响应分析;最后将样机实测加速度频谱与有限元仿真结果进行对比,验证了径向电磁力解析式及电磁振动有限元仿真结果的正确性。     

开关磁阻电机神经网络非线性映射建模方法研究

针对开关磁阻电机磁场的强非线性和高饱和性,通过有限元法得到了磁化以及转矩特性曲线簇。在此基础之上,利用神经网络的非线性映射能力,分别采取反向传播神经网络以及径向基函数神经网络对曲线簇进行了学习,进而在Matlab中建立了开关磁阻电机驱动系统的非线性动态仿真模型。对神经网络的结构及训练参数进行了敏感性分析,优化了取值,提高了逼近及泛化能力。在不同控制方法下,通过与有限元分析所得相电流以及合成转矩曲线的比较,验证了所建立开关磁阻电机驱动系统神经网络动态仿真模型的有效性。     

对转螺旋桨用盘式永磁电机特性分析及其直接转矩控制

传统对转螺旋桨多采用燃气轮机和机械传动的驱动装置,该装置存在着结构复杂、体积庞大、噪声污染等问题,文中设计一种基于电力推进对转螺旋桨用的盘式永磁同步电机(disccontra-rotatingpermanentmagnetsynchronous motor,DC-PMSM)。在分析新型盘式对转永磁电机结构与工作原理的基础上,研究该电机的磁路特性,并通过三维有限元计算分析DC-PMSM的双转子反电势的叠加特性、双转子转矩特性等;然后,针对盘式对转永磁电机单定子双转子的特殊结构,提出一种基于转矩角分时控制的直接转矩控制策略,解决负载转矩不对称时盘式对转电机双转子转速不可控的问题,实现双转子的同步运行;最后,通过三维有限元仿真计算与原理样机实验分析,验证新型盘式对转永磁电机的设计方法的正确性和所提控制策略的有效性。     

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。     

新型同步磁阻电机的转子结构设计与特性分析

简要介绍了同步磁阻电机的结构及工作原理。通过有限元软件分析转子主要结构参数,如气隙磁障层、气隙占比、磁肋宽度对电感和凸极比的影响,为同步磁阻电机的转子最优设计提供参考。同时分析了不同负载电流下电机的电感和转矩特性,结果表明电机的电感随负载变化,且最大转矩电流角随着负载电流的增大而增大。最后根据仿真结果试制样机,通过试验验证有限元仿真的正确性。     

无轴承开关磁阻电机磁场及力特性的分析

分析了无轴承开关磁阻电机(SRM)径向悬浮力产生原理.考虑磁饱和,以非线性磁化曲线为基础,建立了无轴承SRM的ANSYS有限元二维模型,对一台原理样机进行了电磁场分析,计算了转矩与悬浮力特性.将计算结果与采用线性磁化曲线时的有限元结果进行了比较,结果显示出考虑磁饱和的必要性,同时为样机的有效控制奠定了基础.