直线压缩机用无内定子动磁式直线振荡电机的建模与分析

针对直线压缩机要求结构紧凑及力特性好的特点,提出一种新型动磁式直线振荡电机.该电机具有无需内定子、动子质量轻、加工难度小及力特性平稳等优点.在分析电机运行原理的基础上,建立了该电机的等效磁路模型,并推导了气隙磁链、电磁推力及电感的解析表达式.为验证等效磁路模型的正确性,建立了电机准二维有限元模型,并对电机气隙磁场分布及力特性进行了深入分析.实际加工了一台实验样机并进行了静态推力实验,样机测试结果、有限元分析结果和磁路分析结果较好吻合,证明了所建模型的正确性.     

直线感应电机推力和法向力的解析计算与分析

针对直线感应电机特有的边缘效应对气隙磁场引起的畸变以及法向力不易解析计算的问题,通过电磁场分析量化表征纵向边缘效应对磁场的负面作用,并使用有效初级绕组相感应电势的方式得到等效系数.对导磁层和导电层的横向边缘效应,分别给出了相应的修正系数.给出计算直线感应电机运动方向磁密与法向力的解析方法.仿真计算与实验结果的比较表明:该方法能够准确定量计算不同气隙和供电频率下的推力和法向力的变化曲线,通过推力与速度、推力与气隙、法向力与速度等曲线,计算方法物理意义明确、计算简单,能够满足工程计算的需要.     

聚磁式横向磁通永磁直线电机的变磁导等效磁网络

针对传统横向磁通永磁直线电机空间利用率低的问题,提出一种动子三面墙聚磁式结构的新型横向磁通永磁直线电机,该电机具有高推力密度和高可靠性的特点。首先,介绍横向磁通永磁直线电机(TFPM)的基本结构和工作原理;其次,通过分析在定子和动子不同位置时电机的磁力线分布情况,依次建立等效气隙磁导模型,凸极平面结构等效磁路模型和完整的变磁导等效磁网络模型;最后,将变磁导等效磁网络模型与三维有限元模型的磁链结果进行对比分析,并搭建样机的实验平台,将变磁导等效磁网络模型与有限元模型及样机空载实验的反电势(EMF)计算结果进行对比分析,验证了变磁导等效磁网络模型的结果与有限元分析结果具有良好的一致性,进而证明变磁导等效磁网络模型的正确性。     

磁路互补型横向磁通切换直线电机电磁推力计算与特性分析

有铁心永磁直线电机由于齿槽、边端效应及电枢电流谐波等,不可避免地会产生较高的电磁推力波动,电磁推力波动直接影响直线电机运行精度和平稳性。该文对具有磁路互补特征的横向磁通切换直线电机展开电磁推力特性研究,通过等效磁路法分析其磁场分布规律,得出该电机次级具有等磁位的电磁特性;基于气隙磁动势-磁导分析方法,揭示互补磁路条件下,该有铁心电机消除齿槽推力波动,实现有铁心电机无齿槽效果的机理;基于该电机磁场分布特征,建立其许-克变换气隙磁场计算模型,提出定位力、电枢绕组磁阻力及永磁推力等电磁推力快速准确的计算方法,获得该电机各电磁推力特性;对样机进行了空载感应电动势和电磁推力的测试实验,对比实验和仿真结果,验证了理论分析模型及计算方法的有效性和准确性。     

一种改进的无轴承开关磁阻电机数学模型

类似于常规开关磁阻电机,无轴承开关磁阻电机的定、转子极宽并非总是相等,通常转子极宽略大于定子极宽,在建立数学模型时应当考虑这一因素.现有的无轴承开关磁阻电机数学模型都存在电机定、转子极宽相等的约束.考虑无轴承开关磁阻电机定、转子极宽可能存在的不相等因素,采用基于直线磁路和变椭圆系数的椭圆形磁路分割法求取气隙磁导,推导出无轴承开关磁阻电机的通用数学模型,使其不仅适用于定、转子极宽相等,而且适用于转子极宽大于定子极宽的情况.以实验室样机为例,将基于所建模型的分析结果与有限元分析结果进行了对比,验证了所建数学模型的正确性,精确度满足工程要求.应用所建立的无轴承开关磁阻电机数学模型,分析了定、转子极宽不等对悬浮力和转矩的显著影响.     

动磁式横向磁通直线振荡电机建模分析

针对目前已有动磁式直线振荡电机结构复杂、漏磁较大等问题,提出一种动磁式横向磁通直线振荡电机,其具有动子质量轻,加工难度小,力特性好等优点,适合应用于冰箱压缩机等领域.基于建立的电机等效磁路模型推导出了电磁推力表达式,阐述了该电机电磁推力产生的机理.解析公式显示,电磁力系数与电机结构参数及永磁体材料属性等有关,而与动子位...     

12/8极双通道开关磁阻电机非线性数学模型与有限元分析

与传统的12/8极开关磁阻电机不同,双通道开关磁阻电机线圈之间采用一对极绕组反向串联的结构形式,由两套独立的功率电路驱动形成新型的双通道控制系统,该系统能够实现容错控制以提高可靠性.本文在分析双通道开关磁阻电机原理和结构的基础上,建立了电机每个通道绕组的磁路等效数学模型,在一个相周期内对磁路各部分磁导进行了详细分解计算,确定了以磁导表示的磁通矩阵,推导出绕组自感及各相之间互感的计算方法.该模型考虑了电机轭部磁路和材料非线性磁饱和的影响,提高了模型的实用性.有限元分析结果验证了该数学模型的正确性.     

直线感应电机间接磁场定向悬浮牵引联合控制

基于气隙磁密分析,建立了适用于间隙变化的直线感应电机动态数学模型以及推力和法向力表达式.针对直线感应电机的运行状况,分析了法向力的排斥力分量和吸引力分量的特点,提出了一种新颖的基于间接次级磁场定向的推力、法向力独立控制策略.仅仅依靠单边直线感应电动机,实现了静态和动态稳定悬浮、以及悬浮状态下的稳定牵引运动,并在一台直线感应电机模型车辆上进行了实验.实验结果表明,提出的解耦控制方案对直线感应电机的悬浮牵引联合控制具有良好的效果.     

双向交链横向磁通平板型永磁直线同步电机

提出双向交链横向磁通平板型永磁直线同步电机的方案,克服了传统横向磁通永磁电机初级空间利用率不高的缺陷.初级铁心单元加工方便,能够充分利用次级永磁体,有效减小次级永磁体的极间漏磁,增加与绕组相交链的磁链,提高电机的空载感应电动势.文章介绍了电机的结构并阐述了其工作原理,利用磁路法建立了电机的三维等效磁网络模型,推导出了电机的空载主磁通和空载感应电动势表达式,将次级永磁体等效成面电流,获得了推力表达式,通过三维有限元方法计算电机磁场和推力.研制了一台实验样机,测得了空载感应电动势和静态推力.理论分析与实验结果基本吻合,验证了理论分析的有效性.     

盘式电机气隙漏磁与空载气隙磁密的解析计算

针对在盘式永磁电机的初始分析与优化设计阶段,使用有限元方法计算漏磁系数与气隙磁密时需要耗费大量的建模及计算时间这一问题,对该种电机的磁路进行了分析,建立了该种电机的等效磁网络模型,并计算出模型中的各种等效磁阻,得到了该种电机漏磁系数的解析表达式.利用二分法优化计算,求出该种电机气隙磁场端部效应修正函数,端部效应修正函数适用于不同尺寸、不同极槽配合、不同结构类型的轴向磁场盘式永磁电机.解析计算出该种电机24个槽距下的相对气隙磁导函数,并在平均半径处建立了考虑齿槽效应的空载气隙磁密解析模型.最后,将解析计算结果与有限元仿真的结果进行对比,数据吻合度高,验证了等效磁网络模型与空载气隙磁密解析模型的正确性.     

无轴承异步电机的最大径向力有限元分析

无轴承电机是集成了径向磁轴承功能的高速电机 ,由于功率密度大、结构紧凑 ,它是大功率高速电机的发展趋势。本文利用有限元方法 (FEM)分析了无轴承异步电机的磁场 ,给出了磁场分布图 ,利用气隙磁密的分布计算了作用于转子的径向力。研究表明 ,径向力绕组电流和径向力大小之间的关系受电机磁饱和的影响 ,可计算出最大径向力。本文形象地揭示了无轴承异步电机的径向力产生机理 ,为准确描述径向力的数学模型奠定了基础     

超高速永磁无刷电机无位置传感器半闭环启动法

针对超高速永磁无刷电机无位置传感器启动过程中低速时无法准确提取反电动势信号的问题,提出一种半闭环启动方法。该方法可以使电机由静止阶段通过单步加速迅速切换到闭环加速阶段,当电机闭环加速至可以检测到稳定的反电动势信号时在一个换相周期内切换到正常运行。该启动方法无需任何附加电路,整个启动过程稳定,不会出现因扰动或负载变化引起的失步,可以很好地解决超高速永磁无刷电机无位置传感器启动问题。依据此启动方法开发出一套永磁无刷电机驱动器并进行实验验证,证明该启动方法可以快速地启动永磁无刷电机,且能在80 000 r/min时平稳运行。     

削弱永磁同步伺服电机齿谐波电势方法的比较

讨论了四种结构修理工削弱永磁同步伺服电机齿谐波电势的影响，并对他们的效果进行了比较。     

城轨交通中直线感应牵引电机的效率最优控制

针对城市轨道交通中直线感应牵引电机效率较低问题,从控制角度研究电机的效率最优控制策略。建立直线感应牵引电机的数学模型,考虑边缘效应的影响将推力与磁通进行解耦,在分析法向力组成与特性的基础上,得出以初级电流为变量的数学表达式,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现在满足水平推力的条件下对电机铜耗与法向力造成损耗的最优控制。仿真研究对比了采用普通矢量控制与本文所提方案的运行状况。仿真结果表明,直线感应牵引电机行程中恒速区段时间越长,损耗减少得越大,效率提高得越高。     

不同转子结构无轴承电动机的磁悬浮力分析与计算

对具有不同转子结构 (感应式、永磁式和磁阻式 )无轴承电动机的磁悬浮力进行了分析。基于磁场能量虚位移原理 ,提出了一种通用的无轴承电动机磁悬浮力计算方法 ,并对其计算精度用ANSYS软件计算结果进行了验证。利用所提出的方法 ,对具有不同转子结构无轴承电动机的磁悬浮力进行了计算与对比分析     

单相感应电动机的振动和噪声分析

从电磁场麦克斯韦方程出发，讨论了单相感应电机气隙中存在的径向电磁力波，研究了电磁原因产生的振动和噪声，特别强调了转子偏心，磁路饱和及字子固有振动特性的影响。     

动磁式直线振荡电机性能模拟及实验

为了研究动磁式直线振荡电机的性能特性,采用Ansoft电磁场有限元二维瞬态场分析软件建立了动磁式直线振荡电机模型,得到了样机模型的电磁力系数和谐振工况时电流与位移的关系曲线.提出了动磁式直线振荡电机的电磁力系数和电机效率的测试方法,并对开发的样机进行了电磁力系数和在不同负载下的效率测试.电磁力系数的有限元模拟结果与测试结果相比,误差率在1.5％左右.电机样机测得的最高效率为85.9％,效率测试结果表明:当外部负载产生的等效刚度与电机自身的谐振弹簧刚度之和与电机运动的惯性力相匹配时,电机处于谐振状态,此时电机效率最高.     

单相感应电动机的运动和噪声分析

从麦克斯韦定律出发 ,讨论了单相感应电动机气隙中存在的径向电磁力波 ,研究了电磁原因产生的振动和噪声 ,特别强调了转子偏心、磁路饱和及定子固有振动特性的影响     

基于组合继电反馈的永磁同步直线电机力波动辨识方法

在永磁同步直线电机中,由齿槽效应和端部效应引起的推力波动是制约其动态性能的重要因素.提出一种基于组合继电反馈的推力波动辨识方法,且利用辨识结果实现推力波动的补偿.针对某直驱进给实验平台,首先建立其动力学模型,设计基于理想继电环节和含有死区的迟滞继电环节相结合的信号激励源;其次利用描述函数对各非线性环节进行谐波线性化进而获取各环节的双输入描述函数,再根据非线性系统极限环存在条件确定系统待辨识参数的解析表达式;最后,通过仿真和实验验证了该方法的可行性和准确性.实验表明当直驱进给系统匀速运动时,含有推力波动补偿时伺服系统的推力电流波动比补偿前降低了46.3％,其跟踪误差的方均根由34.1μm降至19.3 μm.