双转子调磁电机的模型预测控制

基于磁齿轮原理,分析了一种对转式双转子调磁电机的结构及其原理,相对于传统的双转子调磁类电机,该电机具有两个转子转矩可按配比进行调整的特点。针对该电机,研究了基于模型预测控制(MPC)的电机控制方法,该方法具有动态响应快、转矩脉动小的优势。仿真和实验结果表明,该双转子调磁电机可以实现对内外转子的解耦控制,基于MPC的控制方法,相对于磁场定向控制,可以加快转速响应。     

燃料电池空压机电机转子结构研究

针对燃料电池空压机高速电机转子易因高速失稳而损坏、因转子过重而导致空气轴承加速磨损的问题，使用有限元法对不同转子结构的转子应力和临界转速进行了研究，提出了一种轴向预紧固定磁钢的空心转子结构。以一台额定功率35 kW，峰值转速100 000 r/min的超高速永磁电机为例，综合对比分析了不同转子结构在转子强度、临界转速、质量、转动惯量、装配工艺性以及可靠性等方面的优缺点。对比结果表明，虽然新转子结构在转子强度上稍差于几种常见转子结构，但在其他方面均具有优异的特性。最后，根据新转子结构制作了空压机样机，试验结果表明，该样机可以在100 000 r/min转速下稳定运行，验证了新转子结构设计的合理性。     

基于RBF神经网络的永磁同步电机无位置传感器控制

本文通过分析永磁同步电机Id=0控制策略及其间接位置检测原理,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的无位置传感器控制方法.该方法首先构建一个隐层节点数为零的四输入两输出RBF网络,网络的输入为电机α-β轴上电压和电流,输出为转子转角和转速,然后在离线训练过程中按照自适应算法不断添加和删除隐层节点,形成一个结构简单、紧凑的RBF网络,最后采用梯度下降纠正误差法在线训练更新网络参数.该方法通过对电机α-β轴上电压和电流的映射,得到了电机转子的转角和转速,取代了传统的位置传感器.实验结果表明了该控制方法的有效性.     

宽范围稳压的组合转子同步发电机

研究了一种宽转速范围内稳压的组合转子同步发电机.该发电机的定子结构与普通发电机相同,转子由起主发电用的永磁部分和调压用的电励磁部分组成,他们同轴安装,共用同一套电枢绕组.电励磁部分采用内励磁无刷爪极结构,通过调节其励磁电流来改变气隙磁通大小,从而达到稳压目的.对电机的结构特点、运行原理和电磁设计进行了分析.样机实验分析证明了该种电机在宽转速变化范围内稳压性良好的特点.     

基于转子磁链模型的永磁同步电机转子位置估计策略

提出一种基于改进滑模观测器(SMO)和正切函数锁相环(PLL)结构的永磁同步电机无位置传感器转子位置估计策略。改进滑模观测器采用与电机转子电角速度相关的自适应反馈增益,引入幅值恒定的磁链分量计算电机转子位置,避免电机转速大小变化影响转子位置估计精度。为避免电机正、反向旋转切换导致的位置估计误差,建立了基于正切函数的锁相环结构,使得系统在各个平衡点均渐近稳定。与传统基于反电动势的位置估计策略相比,该文所提位置估计策略能够有效克服低转速工况下位置估计不准确以及转向突变导致的位置估计误差增大问题。最后将该文所提位置估计策略与传统基于反电动势的位置估计策略进行对比实验,实验结果验证了该文策略的有效性和实用性。     

大功率永磁盘式电机转子结构强度研究

本研究针对盘式电机转子在高速旋转时受到离心力破坏的问题,设计了一种基于储能飞轮转子结构的盘式电机转子结构。通过对比分析传统盘式电机转子结构强度,提出了利用储能飞轮转子材料高强度的特性来抵消电机盘与磁钢产生的离心力的方法,从而提高了盘式电机转子能够承受的最大转速上限。通过对不同转速下新式盘式电机转子结构的强度分析,得出转速与电机盘和转子的最大应力曲线图。结果表明,新式盘式电机转子结构理论最高转速分别是表贴式结构的4.3倍和内嵌式结构的2.7倍。为了进一步提高新式盘式电机转子结构的性能和可靠性,本文提出了一种新式盘式电机转子结构求解最优过盈量的计算方法。通过对比不同过盈量下静态与额定转速时电机盘与转子的安全系数,求出了过盈量最优值。本研究设计的新式盘式电机转子结构具有较大的实际应用价值,可以为储能飞轮等领域提供一种高性能、高转速的盘式电机转子解决方案。     

双凸极稀土永磁电机关键技术研究

双凸极稀土永磁电机是在开关磁阻电机结构基础上，在定子或转子中加入稀土永磁体而产生的新型电机，文中主要是针对这种新型电机，研究了其电机工作原理，探讨了该电机的设计原则和转速闭环控制电路的工作原理，并完成了原理样机及控制器的设计工作，目前正在进行该电机和控制器的联试和系统实验。     

液体媒质超声波电机转速特性研究

非接触型超声波电机有效地克服了传统的接触型超声波电机因接触所引起的使用寿命短、不能长时间连续运转等缺点，是超声波电机领域一个新的研究方向。文中介绍了非接触型超声波电机的结构和运行机理，对液体的声流速度进行了理论分析，从液体性质和转子结构角度重点研究了电机的转速特性。在液体性质方面从液位高度、液体粘度和非线性参数三方面详细分析了它们对电机转速特性的影响，从中得出，在一定范围内电机转速随液位高度的增加而增大，随粘度的增加而减小，与液体的非线性参数成反方向变化。在转子结构方面从转子直径、叶片高度、叶片数和所用材料密度4方面对转速特性进行了研究，得到了与转速的关系和转速特性良好的转子结构形式。在上述分析和实验基础上提出应用具有一定参数的液体和转子可有效提高电机转速的方法。     

无轴承开关磁阻电机质量偏心振动补偿

由机械不平衡等原因导致的无轴承开关磁阻电机(BSRM)质量偏心问题,造成额外的不平衡径向磁拉力和转子的径向振动,且振动会传递到定子机壳,产生机械噪声的同时影响电机运行性能,限制转速的进一步提升。分析了转子质量偏心对电机悬浮性能的影响,介绍了BSRM转子振动控制原理,设计基于坐标变换和低通滤波器的补偿控制方法,研究传统模拟PID对补偿方法的影响,对该不平衡补偿方法进行仿真,并在一台实验样机上进行实验验证。结果表明,基于坐标变换和低通滤波器的补偿方法能适应不同转子转速并有效补偿转子的同频振动位移,使得转子围绕惯性轴旋转。     

开关磁阻电机的转子位置检测及转速估算

本文介绍适用于开关磁阻电机转子位置检测用位置传感器的结构及工作原理，在传统的转速估计算法基础上提出一种改进算法。     

感应电机软锁相环矢量控制系统研究

感应电机矢量控制的难点在于电机转速及同步电角度的计算。研究了感应电机矢量控制系统工作原理。通过基于软锁相环方法解算电机转速、角度。通过感应电机磁链模型解算转差转速。利用电磁感应原理使用定子电流和电机参数实现了转差转速计算,克服了转子电流不可测的缺点。模型矢量控制用电角度采用电机转速与转差转速分别积分再求和的方法求得。建立仿真模型,取合适的控制参数对控制环路进行仿真分析,仿真结果表明系统稳定且电机转速及同步电角度计算准确。搭建实验环境测试矢量控制效果,试验结果表明此感应电机矢量控制系统快速、稳定。     

一种新型贴片式十字型旋转压电电机的研究

基于V型超声电机的压电换能器组合驱动特性,并以简化电机结构为目的,提出了一种新型的贴片式空心十字型旋转压电电机及其工作原理。其中定子部分由八个半圆压电陶瓷粘接在一个薄的空心十字铜板的上下两侧。定子由两个相位差为90°的正弦电压激励,并在接触点处生成椭圆轨迹用于驱动轴转子。通过将定子两个正交平面内振动模态的复合,对电机的驱动原理进行了说明。利用有限元分析,模拟了各工作模式的振动形态和频率,得到了各接触点的最大位移与电机各主要结构参数之间的关系。制作了样机,并对电机的特性进行了测试。转速、预压和电压之间呈非线性关系。电机空载时的最大转速为22.9 r/min,并且讨论了十字型旋转压电电机的优缺点。     

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。     

基于BP神经网络左逆的无轴承永磁薄片电机无速度传感器控制研究

在无轴承永磁薄片电机的稳定运行中,实时精确地检测转子速度起着关键性的作用,一般的是使用相关的传感器检测转子速度,但是传统的速度传感器增大了电机的体积、提高了系统的成本,降低了电机在高速运行情况下的可靠性。因此本文提出一种基于神经网络左逆的速度检测方法。基于神经网络原理和左逆原理,设计出速度观测器实现对转速的观测。构建出无轴承永磁薄片电机无速度传感器控制系统,对所提出的速度检测方法进行了仿真和实验研究。结果表明,该方法可以快速准确地识别转速大小,实现无速度传感器下电机的稳定悬浮运行。     

不同极槽数配合的分立定子混合励磁磁通切换电机研究（英文）

混合励磁电机使用永磁体和励磁线圈共同作为励磁源,可以集成永磁电机高效率、高功率密度以及电励磁电机灵活调磁的优点。该文将研究一种分立定子混合励磁磁通切换电机,该电机的永磁体和励磁线圈均置于定子以省略电刷滑环,同时采用双定子结构以解决传统定子混合励磁电机的定子空间拥挤问题。该电机遵循磁通切换原理,静止励磁源产生的磁通被凸极转子调制,进而在电枢绕组上产生双极性交变磁链。该文将介绍该电机运行原理,并重点研究不同定转子极槽数配合的电机电磁性能,以说明该类型电机兼具高转矩密度和强调磁能力。此外,分析关键设计参数对电机转矩密度和调磁能力的影响,为电机设计提供指导。最后,制作并测试2台样机以完成实验研究。     

基于锁相环原理的永磁同步电机无传感器控制方法

研究了一种基于锁相环原理的转子位置估计方法。该方法的实际转子位置与估计转子位置间的比较环节相当于锁相环模型中的鉴相器,从转速到转子位置的一次积分相当于锁相环模型中的压控振荡,通过系统输入信号和输出信号之间的误差来调整电机的转速。仿真结果表明采用该转子位置和转速估计的PMSM无传感器矢量控制系统表现出较好的动静态性能,基于锁相环原理的PMSM调速系统具有优良的性能。     

感应整流式无刷同步电机的励磁原理和调压性能研究

为了实现转子励磁型电励磁电机的无刷化励磁,研究一种感应整流式无刷同步电励磁电机。新结构电机采用传统电励磁电机铁芯。当往定子励磁绕组通入直流励磁电流后,感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流产生的磁场在气隙中叠加,共同感应电枢绕组。该方法结合传统的感应励磁和励磁机励磁的优点,实现高效的无刷化励磁。介绍感应整流式无刷同步电励磁电机的结构,绕组分布和基本工作原理,理论分析感应激励绕组电流和转子励磁绕组电流的励磁原理,运用Ansys Maxwell仿真分析发电机的输出电压波形以及调压性能。制作了一台1.5kVA的实验样机,验证了理论和仿真分析的正确性。     

电无级变速器的内燃机最佳效率控制

通过对混合动力汽车电无级变速器传动机构原理分析,提出一种内燃机最佳效率控制策略。该策略主要是基于底层控制系统的硬件结构,根据上位机发送的指令对双机械端口电机的内转子进行转矩控制,实现内燃机最佳效率运行;对外转子进行转速控制,满足车辆运行需求。并且给出了该策略下转矩辨识的方法;同时给出在整车中车辆总成控制与双机械端口电机控制系统和其他系统配合关系。通过实验,验证了该控制策略可以实现内燃机最佳效率运行同时满足负载侧连续平滑调速的可行性。     

基于Davidson-Cole模型与异方差检验的定子绝缘频域介电谱分析

针对多弛豫介电响应模型拟合困难、检验方式单一的问题,以电机定子绝缘为试验对象,对其频域介电响应曲线成分进行了分析,结合Davidson-Cole介电弛豫模型与遗传算法实现了模型参数的最优化求解,以异方差检验对拟合结果进行了显著性检验,最后对极化与电导的温度特性进行了深入研究.结果表明,决定系数不能作为多弛豫介电响应模型...     

一种基于电磁耦合的储能驱动用新型双转子感应电机

提出一种将飞轮惯性储能和电磁耦合器原理相结合的双转子感应电机(dual rotor induction motor,DRIM)。DRIM采用外转子(主动转子)储能、内转子(从动转子)驱动负载的结构。首先介绍该电机的结构特点与工作机理,然后基于有限元法分析DRIM驱动模式下瞬态工作特性,讨论主动转子储能转速与励磁电压对DRIM输出性能的影响,最后通过样机实验对电机原理及运行特性的理论分析进行验证。结果表明,DRIM具有电机励磁功率与输出功率之比小,电机结构及控制方式简单的特点,为大功率机械负载瞬时加速系统提供一种新型储能驱动集成电机方案。