一种初级永磁型直线电动机的推力特性

针对应用于电磁弹射中直线感应电机推力密度和功率因数均较低的问题,提出一种应用于电磁弹射的初级永磁直线电机。给出了电机的结构和工作原理,采用二维有限元方法对电机的静态特性进行分析,给出了电机的磁链、反电动势和电感特性。在静态特性基础之上,通过能量法对电机推力特性进行推导。采用瞬态二维有限元方法对推力特性和电磁弹射的加速过程进行仿真分析,通过试验验证有限元仿真的正确性。仿真和试验结果表明,该电机具有小的定位力、较小的推力波动和简单的控制策略,在电磁弹射系统应用中具有很好的前景。     

双边长初级磁通切换永磁直线电机推力波动分析及抑制

基于旋转型磁通切换永磁电机的工作原理和电磁发射的特点,提出了一种应用于电磁发射的新型磁通切换型长初级永磁直线电机,该电机具有推力密度大、动子结构简单、质量小的优点.首先,分析了该电机的结构和工作原理,并对该电机的电磁推力各分量的计算公式进行了推导.其次,分析了在正常和故障状态下引起推力波动的原因:根据推力波动产生的机理,针对边端定位力、磁阻力和容错控制运行状态下永磁谐波分量引起的推力波动,分别提出了采用楔形边端设计、绕组电感互补、电流谐波注入和次级错极等方法进行了优化和补偿,并通过二维瞬态有限元进行了验证仿真.最后,通过一台长次级的磁通切换永磁直线电机验证了有限元仿真的正确性以及所提出的推力波动抑制方法的有效性.     

双边型长初级直线感应电机电磁推力特性研究

针对电磁弹射及空间实验系统用双边型长初级直线感应电机(doublesidedlongprimarylinearinductionmotor,DSLPLIM)的电磁推力特性,首先根据电磁场理论,通过对初级行波电流层和次级电流的微分运算,推导出计及端部效应的直线感应电机气隙磁密的解析表达式,同时,依据洛伦兹力公式,推导出直线感应电机平均电磁推力的解析计算表达式;其次,为削弱端部效应引起的推力波动,采用发卡式全填充绕组以改善直线感应电机气隙磁密分布的正弦性(减小推力波动),同时为提升电机的电磁推力,改进现有次级板开槽结构,实现涡流路径的优化;最后,针对发卡式绕组和次级板开槽2种改进,利用推导的解析计算公式和3D有限元仿真软件,分别计算双边型直线感应电机的气隙磁密分布和电磁推力特性曲线。对比分析表明:发卡式全填充绕组的使用不仅能削弱直线感应电机的推力波动,还能有效提升电磁推力的大小,提高直线感应电机的运行性能;改进次级开槽结构可有效提升电机的电磁推力,增大推力密度。     

双管型直线感应电机工作性能计算与仿真分析

针对管型直线感应电机结构简单、单位体积内产生的推力小等缺点,设计出了具有内外双定子、中间动子结构的新型双管型直线电机。对整机进行了特性分析并在电磁设计的基础上对电机的工作性能进行了仿真分析,结果表明该种直线电机具有电机输出推力大,整机效率高等优点,为其电磁设计与动力特性分析提供了一定的理论依据。     

电动汽车用宽调速范围轮毂电机的设计与仿真

针对某新型电动汽车用轮毂电机性能要求一种宽范围的调速特性,比较分析异步电机、开关磁阻电机、永磁同步电机和一种使用U型电磁铁的模块化横向磁场电机的调速方法与机械特性,分别进行电机模型设计。采用有限元仿真软件Ansoft对4种电机模型的机械特性、电磁损耗、效率和电磁重量等特性进行仿真,比较分析仿真结果进而提出最优电机设计模型。研究表明,相对于传统电机,基于U型电磁铁的模块化横向磁场电机的机械特性与设计要求配合最好;电磁重量最轻、功率密度最高;在500~6 000 r/min转速范围内,可实现85%~90%的稳定效率;模块化结构使设计方案更为简单,理论上具有较好的容错特性,是一种适用于电动汽车的新型轮毂电机。     

3C型动磁式直线振荡电机的设计与分析

为了进一步提高动磁式直线振荡电机的推力密度,在传统E型铁心结构基础上提出一种3C型直线振荡电机,采用有限元法建立两种结构电机的2D分析模型,在此基础上,计算了电机的磁场分布和电磁推力,研究了共振状态下电机的动态性能。分析表明3C型电机可以有效缓解电机局部磁饱和,提升气隙磁密,相同激励下拥有更大的电磁推力,更好的动态性能。最后,在有限元分析基础上制作了一台3C型直线振荡电机样机,并进行了电机的静态推力测试,实验结果与有限元仿真取得了较好的一致性。研究结果对推动直线振荡电机的大功率应用具有重要意义。     

大功率多相永磁同步直线电机设计

结合多相旋转电机低压大功率,低转矩脉动特性与永磁电机功率因数高的优点,设计了一种应用于电磁推进的双边滑片型十二相永磁直线电机。设计方案对多相绕组磁动势和电机尺寸及电流等级的确定进行了详细推导分析。借助有限元分析软件FLUX对设计方案进行了仿真分析和结构优化,结果表明结构优化后的十二相永磁直线电机采用方波供电可输出高达40.92 kN的推力且推力脉动值为0.62%左右,最后通过样机实验验证了理论和仿真的正确性。     

五相U型永磁凸极直线电机对比分析

针对直线电机垂直提升系统(LMVHS)无绳化直驱运行,对高容错性、大推力密度的新型直线电机的迫切需求,提出一种五相U型永磁凸极直线电机(FU-PMSPLM),初级设置五相绕组以提高电机容错运行能力,次级永磁体采用U型结构以提高永磁利用率。首先,从降低漏磁角度,分析了U型磁极结构演化机理,并给出电机主要结构参数;其次,采用有限元法对比分析了电机次级永磁体采用U型与Halbach结构的电磁特性,并基于磁动势不变原则,以A相缺相故障为例,与三相U型永磁凸极直线电机(TU-PMSPLM)对比分析了容错性能;最后,制作实验样机并进行实验验证,样机实测与仿真结果基本一致。研究表明,等永磁体用量时,次级采用U型结构较Halbach结构,气隙磁通密度幅值增大13.89%,平均推力提高7.54%,推力波动降低25.07%;FU-PMSPLM较TU-PMSPLM具有更好的缺相运行能力。     

集成绕组结构短行程直流平面电机

提出集成绕组结构短行程直流平面电机(integrated winding structure short-stroke DC planar motor,IWSDCPM).该结构新颖的平面电机基于洛伦兹力原理运行,具有结构简单、定位精度高、推力波动小、响应速度快等特点.与永磁同步平面电机相比较,更适合应用在高精密平面定位场合.介绍电机结构并阐述三自由度驱动原理,利用磁荷模型和镜像法对气隙磁场进行解析,获得电磁推力解析表达式,通过有限元仿真对电机推力和偏转转矩进行计算,制作一台样机并进行静态推力实验.仿真结果和实验结果均与理论计算相符,验证了理论分析的有效性.     

基于Maxwell 3D的开关磁阻平面电动机仿真研究

开关磁阻平面电动机结构简单、运行可靠,但其双凸极结构使磁路非线性非常严重,给磁路分析乃至控制带来很大困难.利用Maxwell 3D电磁场分析软件,采用有限元方法对开关磁阻平面电机进行静态电磁特性仿真分析;绘制出电磁推力特性曲线和磁链特性曲线.仿真结果可以用于指导该电机及其控制系统的设计和优化.     

永磁同步直线电机的电磁设计与分析

永磁直线同步电机(PMSLM)以其推力密度大、响应速度快等优势在机床进给系统中得到广泛应用。结合PMSLM的结构特点和经典的旋转电机电磁设计公式,设计了PMSLM的主要电磁参数,确定了PMSLM的主要尺寸。建立PMSLM二维有限元模型,对空载的反电动势、定位力等特性进行了仿真分析,并通过负载仿真结果的计算分析来验证推力、效率等设计参数,仿真结果表明该设计方案满足设计目标。     

混合励磁直线同步电机的磁场与推力

介绍了一种混合励磁直线同步电机，它的气隙磁场由磁极上的永磁体和电励磁绕组共同提供，采用有限元方法研究了气隙磁场并计算了电机的推力，实验结果很好地验证了有限元分析的结果，另外还提供了一个与同结构电励磁电机进行推力对比的实验结果。研究表明混合励磁直线同步电机的磁场可调，推力大而且变化灵活，既具有永磁直线同步电机的优点，又具有电励磁直线同步电机的优点。     

U型永磁开关磁链直线电机特性分析及优化

针对长行程无绳提升系统提出一种U型永磁开关磁链直线电机(UPM-FSLM)的拓扑结构,通过改变永磁体的位置排列、初级槽型与次级齿形,提高推力密度与功率因数,降低推力波动.首先介绍了UPM-FSLM的基本参数尺寸设计和工作机理.然后建立有限元仿真模型,分析静态磁场分布、反电动势、电磁推力、推力波动、效率及功率因数等电磁特...     

动磁式永磁无刷直流直线电机的齿槽力最小化

为提高永磁无刷直流直线电机的性能，必须研究减小其齿槽定位力(齿槽力)的技术措施。根据电磁弹射系统需要推进大质量载荷的要求，提出了1种大推力的动磁式永磁无刷直流直线电机模型。用有限元方法计算了磁极端部与定子齿槽相互作用形成的3种齿槽力分量，由傅里叶变换得到了各分量的功率谱。在对各分量进行频谱分析的基础上得出了产生齿槽力的主要原因是电机推力的二次谐波这一结论，提出了优化磁极宽度以减小齿槽力的方法。对优化设计后的电机模型进行了有限元计算和频谱分析，分析显示该电机模型推力的二次谐波已被大大削弱。计算了不同磁极宽度情况下的电机推力，结果表明采用该方法可以有效减小电机的推力波动。     

基于正负序矢量解耦控制的七相感应电机容错运行

现阶段多相电机已被各个领域广泛利用,在发生单相甚至若干相开路故障后,可以在不增加多余硬件的基础上确保多相电机维持平稳的运行。为了解决定子开路故障时空间谐波磁场耦合对电机转矩脉动的影响,本文提出了一种基于正负序矢量解耦控制的电机容错控制策略。以七相感应电机单相开路为例,引入对应的附加条件重新计算剩余各相电流。电流环采用双向比例积分控制算法,通过仿真在多相同步旋转坐标系下实现了对电流的无静差控制。最后通过实验对所提出的算法进行验证,表明该策略能保证故障前后基波磁动势不变,使电机在故障下获得较好稳态和动态性能。     

分段直线感应电动机起动性能的计算和分析

为了提高长初级直线感应电机的效率,节约电能,在实际应用中需要将其初级分段。以分段长初级直线感应电机为研究对象,采用有限元方法,建立了电机的电磁场计算模型,同时运用虚功法来计算电机的电磁力。通过ANSOFT仿真,研究了电机的空载启动、运行及堵转过程,得出了电机的推力、位移、速度曲线及电机内部电磁场的分布特点。最后,利用 Maxwell2 D软件的有限元法分析了长初级直线感应电机起动推力随气隙大小、分段间距以及启动位置的变化规律。所得到的计算方法与规律对分段长初级直线感应电机的优化设计和制造能提供有益帮助。     

动磁式直线振动电机的特性研究

文中介绍了动磁式直线振动电机的结构，采用有限元方法建立了2D分析模型，在此基础上，计算了电机的气隙磁场和电磁推力，研究了永磁体尺寸对电机推力、吸引力的影响，并讨论了它在恒振幅工作时的线圈电流，相应的实验结果验证了有限元模型的正确性。分析表明在电机工作时气隙磁场也不断地移动和改变，而且在工作行程内电磁推力基本与线圈电流成正比。分析结果将为该类电机的优化设计提供依据。     

电励磁双凸极发电机偏心特性研究

针对电励磁双凸极发电机静态偏心故障,首先对于发电机的气隙长度进行了等效解析建模,并对静偏心程度与磁链、电磁转矩以及气隙磁密等重要特性的关系进行了理论推导。然后,通过Ansys有限元建立12/8三相电励磁双凸极发电机的2D有限元模型,并对电磁信号理论分析结果进行验证。最后,利用Workbench中耦合电磁、模态与谐响应分析模块对发电机的径向振动信号进行有限元仿真。研究结果表明,仿真结果与理论分析结果基本吻合,证明静偏心故障中偏心率对于电励磁双凸极发电机性能具有一定的影响,为后续其静偏心故障诊断提供理论基础。