磁场调制永磁直线电机拓扑研究综述

基于磁场调制原理(即磁齿轮效应)的磁场调制永磁直线电机(flux-modulation linear permanent magnet machines,FMLPMMs),具有更高的推力密度与更低的推力波动,近年来是直线电机领域的研究热门之一.该文旨在对磁场调制永磁直线电机拓扑结构方面的研究工作进行系统性综述.首先,介...     

高性能磁场调制永磁直线电机研究综述与展望

永磁直线电机(PMLM)直接以直线运动输出功率,具有结构简单、效率高等明显优势,适用于某些直线运动应用场合,受到越来越广泛的关注。分析了PMLM广泛存在的磁场调制效应,对几种典型PMLM拓扑结构进行研究,指出其内在磁场调制机理的应用。同时,针对PMLM结构的特殊性,讨论了几种电磁参数的建模方法。最后,对PMLM磁场理论与拓扑结构研究进行了展望和应用前景分析,对直线电机的实际工程应用具有一定的参考价值。     

开绕组磁场调制永磁直线电机的单位功率因数弱磁控制

磁场调制永磁直线(FMPML)电机因其低成本、高推力密度、高效率等优点,适合于长行程应用等领域.但是,该类电机功率因数较低,增大了电源的无功压力;固定直流母线电压时,调速范围较窄.针对上述问题,提出一种飞跨电容开绕组FMPML电机的单位功率因数弱磁控制策略.通过单位功率因数调制策略,解耦电机运行所需有功功率、无功功率,...     

直线电机推力波动补偿技术

以高精度直线电机为研究对象,提出一种直线电机推力波动补偿的方法。通过解析法分析,归纳了直线电机磁阻力的一般规律,合理设置补偿器参数,进而为抑制直线电机的推力波动提供了理论依据。最后以一台6槽8极电机为例,进行了有限元分析与试验验证,结果均表明补偿器对磁阻力补偿效果达到60%以上。     

横向磁场永磁直线电机结构及电感参数分析

针对目前大多数横向磁场电机存在定子分离元件数较多、结构复杂等不足,在采用脉振磁场理论对横向磁场电机电磁机理进行分析的基础上,提出一种结构简单的横向磁场永磁直线电机.由于在结构中相邻两相绕组存在共槽边,因而带来了各相绕组的耦合问题;为此,分别采用磁路法和三维有限元法对横向磁场永磁直线电机的绕组电感进行计算和分析,通过比较绕组自感和互感的大小对相磁耦合问题进行判断和分析,并制作样机进行实验研究.研究结果表明,提出的横向磁场永磁直线电机结构简单,且各相基本解耦,使控制方法大大简化.     

横向磁场直线开关磁阻电机的数学建模

为了建立横向磁场直线开关磁阻电机(transverse flux linear switched reluctance motors,TFLSRM)的解析数学模型,首先分析TFLSRM的结构和磁路特点,建立TFLSRM的磁路等效模型,采用直线磁路和变椭圆系数的椭圆形磁路分割法推导等效磁路的气隙磁导解析式,确定以磁导表示的绕组电感和磁链,建立了推力和法向力的数学模型.有限元分析结果验证了所建数学模型的正确性,利用该模型分析了改变次级极宽和气隙长度对电机推力和法向力的影响,半实物仿真实验结果验证了所建模型的有效性.     

横向磁场永磁直线电机

介绍了横向磁场永磁直线电机的工作原理,结构特点及其发展状况,概括了其发展前景。     

永磁游标直线电机磁场解析计算

永磁游标直线电机(linear permanent magnet vernier motor,LPMVM)依靠磁场调制原理工作,其电枢开槽引起气隙磁导变化,为考虑齿槽效应的影响,将其气隙磁场等效为无槽气隙磁场与有槽时气隙相对磁导函数共同作用结果。用气隙磁导波法分析其基本工作机理,给出结构关系式。用分层模型法建立无槽LPMVM求解场域矢量磁位解析模型,推导出各区域磁场解析表达式。结合气隙相对磁导函数建立考虑齿槽效应时的LPMVM磁场解析模型,计算出考虑齿槽效应时气隙磁密分布曲线。解析解与有限元解结果表明:无槽时气隙磁密在切向分量和法向分量计算准确,考虑齿槽效应后基于气隙相对磁导函数的磁场解析模型适用于求解气隙磁密法向分量,且主要谐波磁场与永磁体极对数和电枢绕组极对数有关。     

初级励磁型永磁直线电机研究现状与展望

初级励磁型永磁直线电机是从传统永磁直线电机衍生而来的一类新型特种电机,具有高推力密度、高效率、高精度和高可靠性等优点.在长行程直驱式直线运动领域,该类电机有其独特的性能与成本优势,具有很高的研究价值和广阔的应用前景.该文针对初级励磁型永磁直线电机,回顾并总结了国内外相关研究的技术现状和发展趋势.从磁场调制理论出发,揭示...     

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。     

长定子直线同步电动机抑制推力脉动的新方法及机理分析

以上海磁悬浮列车的长定子直线同步驱动电机为研究对象,在电枢电流为正弦的条件下,对采用定、动子极距不等的方法来降低推力的脉动的机理进行分析,导出了由于齿槽效应产生脉动推力和选取动子极距的计算公式,指出了该方法的适用对象.其结论对该类电机的设计具有指导作用.     

基于Halbach分布的磁障耦合永磁轨道交通驱动直线电机的推力分析

直线电机驱动的轨道交通系统因具有结构简单、安全经济、节能环保的突出优势,受到了国内外学者的广泛关注.但如何保证直线电机在大气隙、重负载情况下仍然具有较大的推力,成为目前研究的热点.针对这一问题,将4种Halbach永磁体阵列应用在磁障耦合永磁轨道交通驱动直线电机MBCPMRTDLM(magnetic barrier c...     

基于改进磁链观测器的直线异步电动机直接牵引力控制

在考虑动静态边缘效应及运行工况对直线异步电动机参数的影响的情况下,建立了直线异步电动机动态数学模型.利用直接转矩控制参数鲁棒性好的优点,提出了与之相应的基于电压型磁链观测器的直线异步电动机直接牵引力控制策略.针对传统的电压型磁链观测器存在的幅值和相位误差,引入了相应的与低通滤波器和高通滤波器串联的补偿环节.仿真和实验结果表明,电机电磁推力的观测值与实际值基本一致,系统具有良好的动静态性能.本文所提出的方案在直线异步电动机牵引控制中具有良好的应用前景.     

一种基于非线性反馈重复控制策略的磁通切换直线电机推力波动抑制方法

针对初级永磁型磁通切换直线(LFSPM)电机,研究其定动子双凸极结构引起的与位移相关的定位力、摩擦力及参数变化等不确定性对伺服系统的影响,提出一种基于非线性反馈的重复控制策略。首先,在分析LFSPM电机定位力的基础上,通过设计重复控制器对定位力引起的推力波动进行抑制;随后设计非线性反馈控制器,对因摩擦力及参数变化等不确定性因素引起的推力波动进行补偿,同时使逼近误差随周期数的累加而呈现减小的趋势,保证了系统的全局渐近稳定性。最后,通过AD5435半实物系统搭建了控制模型,实验结果表明,该控制方案有效抑制了因定位力及其他不确定因素引起的推力波动。     

基于推力观测器的直线式交流伺服系统滑模变结构控制

针对直线式直接驱动交流伺服系统,提出了一种新型滑模变结构控制方案。通过负载推力观测器的设计和扰动的前馈补偿,有效地削弱了变结构控制产生的抖振。在系统滑模设计中,采用积分补偿法进一步削弱系统的抖振。仿真和实验结果表明,该方案不但克服了直线式永磁同步机推力波动对系统性能的影响,而且对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性。     

串联磁路结构混合式直线磁阻电机的推力特性

提出了一种新型串联磁路结构混合式直线磁阻电机的方案。在分析该电机磁路特点的基础上,通过线性解析,定量分析了该电机的电磁推力特性,并对样机进行了实验测试,表明该种结构的直线电机具有较高的推力体积比。通过合理设计电机的电磁参数及结构参数,不但可以提高电机的电磁推力,而且可以降低电机的体积和重量,提高驱动系统的响应特性。     

磁悬浮列车用永磁直线同步电机特性的有限元分析

用有限元法分析了磁悬浮列车用永磁直线同步电机的动力特性,得到了在列车前进时推力的波动情况,并讨论了不同气隙高度下磁悬浮列车用永磁直线同步电机电磁力的变化情况。     

水轮发电机镜板和推力头热弹变形分析

介绍了ANSYS软件用于镜板和推力头的热传导和热弹变形计算的方法.考虑到镜板和推力头结构和受力周期对称的特点,取其Z分之一(Z为瓦块数)作为ANSYS有限元分析模型.推力头和镜板接合面为三维等效热传导单元和三维接触单元.镜板在力载荷作用下,周向变形的高点处在瓦上,低点在瓦间,径向变形在外径侧上翘;镜板在温度载荷作用下,周向由于恒温而不产生变形,径向变形为下凸.镜板面的综合变形为径向下凸,外径侧上翘,沿周向为波浪形.     

新型双凸极永磁电机静态特性的线性分析

新型双凸极永磁电机的永磁体放置在定子齿的表面,永磁体安装简单且适于高速运转;定子集中绕组中的磁通呈双极性变化,其功率密度比传统的DSPM电机要高.文中提出了电机参数的线性数学模型,分析了静态特性.     

富士电机推力轴承及其结构特点

本文通过对富士电机、加拿大GE（CGE）等西方制造厂和前苏联及国内制造厂制造的的大型推力轴承的设计理念、设计原则进行了详细对比阐述，得出了低面压推力轴承在大型及至巨型推力轴承上的应用具有较高的可靠性，并进一步阐述了这种低面压轴承的可行性和必要性；得出小于4MPa的轴承面压是合理而又安全的轴承面压。同时通过实例论述了高面压推力轴承存在的不安全性，并且这种高面压推力轴承还把弹簧簇支撑这种在大型推力轴承上应用最成熟、最安全的支撑结构排除在外是不合理的。本文还详细阐述了富士电机推力轴承的结构特点，提出了轴承结构设计不仅要考虑其安全可靠性，还要充分考虑轴承结构简单方便的实用性。