基于场路耦合法的变频感应电机铁耗计算

相对于正弦激励,变频器输出电压中包含大量的谐波分量使得感应电机铁耗的计算变得更加复杂。为了准确地计算电机铁耗和研究铁耗在变频感应电机内的分布特点,建立了二维时步有限元的铁耗计算模型,基于场路耦合法,以一台1.5 kW的变频感应电机为实例,计算了空载运行时电机的铁耗,并分别对正弦激励和变频器供电下感应电机内部铁耗的具体分布特点进行了对比分析,在此基础上,研究了变频器不同的控制策略对变频感应电机铁耗的影响。对样机进行空载实验测量电机铁耗,研究结果表明,实验结果与仿真分析吻合良好,以往在正弦激励下被忽略的转子铁耗在变频感应电机中不可忽视且以谐波为主集分布在转子齿顶部分。为进一步优化电机铁芯结构来降低铁耗和电机的温升研究提供了一定的技术支持。     

基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位移传感器研究

针对前期研制的电磁式直线时栅位移传感器高信噪比和高时间插补分辨力难以兼顾的问题,设计了一种提高传感器信噪 比的新传感器结构,另外提出了一种高信噪比、高时间插补分辨力的测量新方法,并研制了基于气隙磁场分层耦合的直线时栅位 移传感器。 建立传感器气隙磁场数学模型,分析气隙磁场空间分布特性,研究平面线圈气隙磁场分层耦合的原理;根据气隙磁场 分层耦合原理,建立传感器气隙磁场分层耦合位移测量模型;对传感器测量模型进行电磁场仿真和误差分析;最后,搭建实验平台 进行对传感器的性能进行测试。 实验结果表明,采用气隙磁场分层耦合的结构提高了传感器的信噪比,传感器的测量精度在原有 的基础上提高了 31. 4% ;采用的高信噪比和高时间插补分辨力测量方法,传感器的测量精度在原有的基础上提高了 37. 3% 。     

大型异步电机结构振动特性的研究

精确计算电机的固有频率和响应,对于预测电机的振动和噪声是至关重要的.文中利用三维有限元分析研究大型感应电机定子的振动模态和固有频率,并分析绕组、端盖、连接筋及安装方式对电机定子固有频率和振动模态的影响;研究表明,对于大型异步电机,定子绕组对固有频率和振动模态有显著的影响,安装端盖和机座固定使定子固有频率上升,通过改变机座及端盖结构可改变定子固有频率,避免发生共振,采用弹性连接筋,可有效减小定子振动的传播.实验验证部分计算结果.     

基于可拓-矢量耦合的异步电机节能控制系统

从电机矢量控制出发,通过阐述可拓控制原理,然后将可拓控制引入到电机矢量控制中,进行了矢量控制模式下坐标最优转化以及最小耗能的计算,基于此,进行可拓控制优化,建立经典域、非域以及可拓域,形成了基于可拓-矢量耦合的异步电机节能控制系统,得到了3个控制系统特征量测度模式,该控制系统可使电机节能摆脱转矩影响,电机节能效果更为明显,具有重要的研究意义。     

基于ANSYS的大型异步电机转子系统动态特性分析

采用有限元分析软件ANSYS建立了大型异步电机YKS1000-4TH转子系统的集中质量-梁单元有限元模型和三维有限元模型.采用Qr damped法对两种模型进行了模态分析,求得系统的前3阶固有频率和振型,并计算出相应的主轴临界转速.最后改变油膜支承刚度,分析系统临界转速随油膜刚度的变化规律,为大型异步电机转子系统的设计提供了理论依据.     

大型异步电机轴振动故障的诊断与分析

主要研究了大型异步电机轴振动大故障的解决方法。根据电机的故障现象,分析故障原因,并通过由易到难的方法对故障原因进行排除,最终确定了故障原因,采取合理的措施解决了电机轴振动大的故障。     

基于等效磁化电流法的永磁同步直线电机静态气隙磁场计算

以1FN3100永磁同步直线电机为研究对象,基于解析法,给出了该直线电机二维稳态场的气隙磁场分布的计算公式,在此基础上,利用MATLAB数学工具绘出了1FN3100永磁同步直线电机的气隙磁密分布曲线。该方法为研究直线电机隔磁防护、推力波动、涡流损耗等热点和难点问题打下了基础。     

基于磁场折射的电磁齿轮气隙磁场分布理论分析计算

有限元法是求解电磁分布边界值问题的主要方法。在对考虑磁场折射问题的电磁齿轮气隙磁感分析基础之上,采用有限元法,进行了电磁齿轮气隙磁场分布的理论分析计算,并推导出相应理论方程组,分析所得结果为进一步研究基于磁场折射的电磁齿轮气隙磁场分布有限元后处理的理论推导问题提供了一定理论基础。     

助磁式单相异步电机的研究

针对单相异步电机的特点,提出了一种新型的单相异步电机结构——助磁式单相异步电机,它能有效地减小气隙磁场椭圆度,提高电机运行性能。在理论上分析了助磁式单相异步电机的基本原理,建立了电机模型,进行了计算机仿真,并结合试验数据,将助磁式单相异步电机与普通电容起动单相异步电机进行比较,从而在理论和实践两个方面给予了很好地证明。     

基于COMSOL多物理场耦合仿真建模方法研究

在相关理论研究的基础上,利用COMSOL Multiphysics建立了一套声振耦合、热力耦合、热声耦合等多物理场耦合仿真建模方法,并通过简单的模型算例进行了仿真计算,在与其理论值及相关文献的结果进行对比分析后,验证了该仿真建模方法的正确性。     

转子静偏心时异步电机径向力特性分析

针对异步电机转子静偏心时产生的径向力引起的电机振动和噪声问题,通过有限元软件,采用近似解析法和电磁场数值解相结合的方式,对异步电机的径向力的特性进行了分析.首先,通过麦克斯韦应力求解公式推导出了异步电机转子静偏心时主要径向力的阶次和频率分布;然后利用ANSYS有限元软件求解了异步电机转子静偏心时电机气隙磁场的分布情况,最后利用Matlab结合电机径向力计算公式得出了此时电机径向力的分布特性,结合时空傅里叶分解得到了电机转子静偏心时径向力频率、阶次和幅值的分布情况.研究结果表明,该理论算法与有限元算法相结合的计算方式对异步电机转子静偏心时径向电磁力的分布做出了较为准确的分析.     

调磁式异步磁力联轴器三维气隙磁场研究

针对一台14对极21个调磁极片的调磁式异步磁力联轴器,为研究其气隙中永磁磁场与调制磁场的空间分布规律,利用有限元模拟的方法,得出静态与瞬态下三维气隙磁场的分布及周期性;基于等效面电流法,采用Matlab软件进行离散化编程求解,得到外气隙永磁磁场沿径向、周向及轴向的三维空间分布及周期性;采用多维高精度数字化测磁装置对联轴器的永磁磁场及调制磁场进行两种不同方案的三维测量。结果表明,永磁磁场与调制磁场均呈现周期性分布,其周期数分别为14、7;瞬态下气隙磁场的磁感应强度幅值大于静态时的幅值;气隙磁场存在端部效应,气隙磁场径向与周向分量的端部磁场小于中间磁场,轴向分量则相反;测量结果与模拟结果、解析结果具有很好的一致性。     

单光束 SERF 磁强计三轴磁场解耦磁补偿校准方法

针对单光束SERF原子磁强计磁补偿过程中的三轴磁场耦合问题,提出了一种对磁强计三轴顺序补偿值进行反向校准的方法,用于减小三轴补偿过程中产生的耦合磁场。首先,构建了三轴磁场耦合数学模型,即一个3×3的耦合系数矩阵,来描述三轴之间的磁场耦合关系,并对实验室磁强计样机进行了三轴耦合系数测试。然后,提出了一种应用三轴耦合系数对三轴顺序补偿值进行反向校准的方法;最后,对比了校准前后的磁补偿效果。实验表明,经三轴顺序补偿反向校准后,磁强计的响应线宽平均变窄2～10 Hz,灵敏度提高3～5 fTHz^1/2,验证了该方法的有效性,为进一步优化磁补偿技术奠定了基础。     

挤塑机直驱永磁电机温度场的计算

针对挤塑机直驱永磁电机存在的温升过高的问题,对挤塑机直驱永磁电机的计算模型、散热系数、冷却水系数、损耗计算、温度场计算等方面进行了研究。采用场路耦合协同仿真的计算方法,对变频器供电情况下电机的绕组铜耗、考虑谐波影响的铁耗,以及杂散损耗进行了研究计算,建立了三维永磁电机模型,设计了电机的水冷却系统,利用Ansys软件进行了电机的三维稳态温升计算,获得了电机整机及关键部件的温度场分布;最后进行样机的温升实验。研究结果表明,采用场路耦合方法计算电机损耗准确,采用三维稳态温度场仿真数据与样机实验数据吻合良好,求解方法正确,可为直驱电机的设计提供一定的参考。     

改进的小波神经网络在异步电机故障诊断中的应用

根据异步电机的复杂故障特点,结合小波变换技术,提出了一种改进的小波神经网络用于异步电机的故障诊断。利用小波变换技术提取异步电机特征信号作为小波神经网络的输入向量,并对小波神经网络算法进行优化,提出了动量系数和学习率自适应调整的小波神经网络算法,给出了动量系数和学习率的调整方法。通过实际测试数据的诊断结果说明该方法的有效性和可行性,具有诊断准确率高、收敛速度快、泛化能力强等优点。     

Influence of magnetic reluctances of magnetic elements on servo valve torque motors

The current research of electro-hydraulic servo valves mainly focuses on the vibration, pressure oscillating and source of noise. Unfortunately, literatures relating to the study of the influence of the magnetic reluctances of the magnetic elements are rarely available. This paper aims to analyze the influence of the magnetic reluctances of the magnetic elements on torque motor. Considering these magnetic reluctances ignored in previous literatures, a new mathematical model of servo valve torque motor is developed and proposed based on the fundamental laws of electromagnetism. By using this new mathematical model and the previous models, electromagnetic torque constant and magnetic spring stiffness are evaluated for a given set of torque motor parameters. A computer simulation by using AMESim software is also performed for the same set of torque motor parameters to verify the proposed model. The theoretical results of electromagnetic torque constant and magnetic spring stiffness evaluated by the proposed model render closer agreement with the simulation results than those evaluated by the previous models. In addition, an experimental measurement of the magnetic flux densities in the air-gaps is carried out by using SFL218 servo valve torque motor. Compared with the theoretical results of the magnetic flux densities in the air-gaps evaluated by the previous models, the theoretical results evaluated by the proposed model also show better agreement with the experimental data. The proposed model shows the influence of the magnetic reluctances of the magnetic elements on the servo valve torque motor, and offers modified and analytical expressions to electromagnetic torque constant and magnetic spring stiffness. These modified and analytical expressions could provide guidance more accurately for a linear control design approach and sensitivity analysis on electro-hydraulic servo valves than the previous expressions.     

基于自适应遗传算法的异步电机矢量控制参数优化与仿真

自动控制领域中PID参数的整定是一个极其重要的问题。为解决工程人员凭经验对异步电机控制器参数整定难寻到最优解的问题,将速度误差积分型作为目标函数,采用惩罚措施,利用自适应遗传算法对异步电机速度控制器的参数进行优化、仿真,并与利用常规PID参数整定获得的速度曲线相对比,实验结果表明,用自适应遗传算法优化的参数,可以提高系统的控制精度、动态性能。     

基于FPGA的异步电动机变频调速系统

针对传统的单片机(MCU)或数字信号处理器(DSP)以软件方式实现的控制系统普遍存在速度慢、稳定性差等问题,以实现全数字电机控制器的集成化为背景,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)硬件设计方案,并结合EDA模块化的设计方法和Verilog HDL硬件描述语言,在一片FPGA芯片中得到了验证和实现;采用"top-down"设计思想,对系统按功能划分模块进行了设计;首先对各功能模块进行了设计、仿真、验证,然后将整个系统组合起来进行了仿真、验证,最后利用FPGA进行了硬件验证;在此基础上,完成了异步电机SVPWM调制方式的V/F开环变频调速系统的实验。研究结果表明,该系统稳定性高、占用资源少、复用性高,在实时性、灵活性等方面有着MCU、DSP无法比拟的优越性,为设计高性能的电机控制专用芯片奠定了基础。