互高阶谱MUSIC法在异步电机转子断条故障诊断中的应用

针对电机断条故障特征频率分量易被基波分量泄漏及噪声淹没而无法准确检测的缺点,提出了一种基于互高阶累积量的多信号分类法MUSIC的异步电动机转子故障特征提取方法。将故障信号进行空间分解,根据正交子空间的特性,有效地提取出转子故障特征分量。仿真和实验结果表明,该方法在对电机转子断条故障检测时,在不需要对分析数据进行整周期采样前提下,能准确检测出转子故障时电流中的故障特征成分,证明了该方法的有效性。     

基于Root MUSIC法的轧辊偏心参数估计

针对轧辊偏心信号是混杂在各种随机干扰中的复杂高频周期信号,因FFT法对信号分析的局限性,提出了一种Root MUSIC(Multiple Signal Classification)法和Prony法相结合的轧辊偏心信号估计新方法。利用Root MUSIC法准确估计出偏心谐波的频率及谐波的个数,同时使用Prony方法估计出偏心信号的各次谐波幅值和相位。仿真结果验证了可行性和有效性,在信噪比较低的情况下仍能准确地同时估计出偏心谐波的频率、幅值及相位,尤其在频率分辨率和抗噪声上比FFT法具有优越性     

定转子双开槽对永磁同步电机齿槽转矩的影响

针对内置式永磁同步电机齿槽转矩过高导致的振动和噪声的问题,提出一种定子开矩形槽转子开弧形槽的电机模型,可以在不牺牲输出转矩的情况下抑制齿槽转矩。在分析齿槽转矩的基础上,以8极36槽内置式永磁同步电机为例,通过有限元仿真,分析在定转子上单独开辅助槽以及同时开辅助槽时,电机齿槽转矩随辅助槽参数的变化。然后对优化前后电机的性能参数进行对比,验证了所提方法的可行性。仿真结果表明,齿槽转矩随辅助槽参数的变化先减小后变大,定转子同时开辅助槽时,齿槽转矩削弱了92.01%,相较于单独在定子或转子开槽,可以更好地削弱电机齿槽转矩,且双开槽模型可以更有效地削弱气隙磁密谐波,提高电机的输出转矩。     

基于同步提取变换与阶比分析的轴承变转速故障诊断

针对基于瞬时频率估计的阶比分析方法中,瞬时频率难以估计的问题,提出一种基于同步提取变换(SET)的阶比分析方法,对轴承的变转速振动信号进行分析。该方法利用SET良好的能量集中特性,提取强噪声环境下轴承振动信号中的瞬时频率,通过对计算瞬时频率的鉴相时标,对时域信号进行等角度采样,从而得到稳态的角域信号。通过分析轴承实验台的变转速振动信号表明,该方法能够有效抑制噪声的干扰,精确地提取出变转速信号的瞬时频率,成功地实现变转速状态下轴承的故障诊断。     

基于离散傅里叶变换的永磁同步电机驱动系统电流测量偏置误差在线补偿方法

电流反馈信息的准确测量是永磁同步电机驱动系统高性能运行的重要前提。对于实际控制系统,由于器件温漂、老化和非线性等各种因素,电流传感器和相关调理电路会出现电流测量误差,其中电流测量偏置误差将引起频率为一倍电频的转矩与转速脉动,降低永磁同步电机控制性能。在详细分析电流测量偏置影响的基础上,探究闭环控制对电流谐波幅值的影响,指出闭环控制系统将影响电流谐波幅值,传统分析结果不再成立。针对这一问题,提出一种基于离散傅里叶变换的永磁同步电机驱动系统电流测量偏置误差在线补偿方法。在电机运行过程中实时提取电流脉动并有针对性地进行电流测量误差补偿,以消除由于测量偏置误差导致的转矩与转速脉动。与传统方法相比,所提方法无需定子电阻或转动惯量等电机参数。最后,通过数控机床用交流永磁同步电机验证了所提算法的有效性。     

基于Root-MUSIC法的轧辊偏心参数估计（英文）

针对轧辊偏心信号是混杂在各种随机干扰中的复杂高频周期信号,因FFT法对信号分析的局限性,提出了一种Root-MUSIC(Multiple Signal Classification)法和Prony法相结合的轧辊偏心信号估计新方法。利用Root-MUSIC法准确估计出偏心谐波的频率及谐波的个数,同时使用Prony方法估计出偏心信号的各次谐波幅值和相位。仿真结果验证了可行性和有效性,在信噪比较低的情况下仍能准确地同时估计出偏心谐波的频率、幅值及相位,尤其在频率分辨率和抗噪声上比FFT法具有优越性。     

永磁无刷直流电机的力矩波动分析

针对永磁无刷直流电机的力矩波动问题,对力矩波动的原因及其现象进行了分析,获得各种故障导致的力矩波动信号特征。搭建了一种新型测试力矩波动的实验平台,对某微型永磁无刷直流电机进行力矩波动测试,测试得到的数据进行基于力矩波动成分的谐波分析,提取出由于故障状态引起力矩非正常波动的谐波特征。通过横纵对比电机不同转速和负载情况下的频谱图、时频图以及能量功率图等发现:该电机在低转速时并无故障,但达到中高转速时会发生力矩波动,经分析后得出此现象是齿槽效应、电流换相或转子旋转体不平衡所引起的。     

高速感应电机的实心转子径向膨胀位移研究

对于高速感应电机来说,普通的鼠笼式转子结构难以承受其巨大离心力,这就需要实心转子来满足电机在高速运行时需要的结构强度。但即使是实心转子,在高速状态下也难以保证其工作时稳定的结构强度,由于巨大离心力的影响,实心转子在工作时会发生轻微径向膨胀位移,这会导致感应电机的气隙大小发生变化,从而引起电机的电磁性能降低。为避免该设计缺陷,运用Workbench对4种实心转子的结构强度进行仿真分析,并探究开槽实心转子的槽宽、槽深、槽数、转速和外径等因素在转子运行时对径向位移的影响。研究结果将为高速电机气隙设计提供参考,以提高电机的工作性能。     

微型永磁电机转子辅助槽参数对齿槽转矩影响研究

永磁电机作为微型电机广泛应用于工业领域,但其齿槽转矩会引起振动和噪声,降低系统控制精度。为削弱齿槽转矩,基于齿槽转矩产生机制,结合能量法与傅里叶分解法,推导转子齿上开设辅助槽的永磁有刷直流电动机的齿槽转矩的数学解析式。基于Ansoft Maxwell对某款电机转子齿上开设辅助槽的数量、位置、槽口宽度、辅助槽深度以及辅助槽的形状等相关参数对齿槽转矩的影响进行分析,得到辅助槽参数和齿槽转矩峰峰值之间的关系,确定了辅助槽各优化参数的合理取值。优化结果表明：电机的齿槽转矩得到了有效抑制。     

数控机床永磁同步电动机无位置传感器的直接转矩控制

在PMSM直接转矩控制系统中,通常需要转子位置信息来实现电机换相运行,难以用于一些特定的PMSM无位置传感器控制中。提出一种采用定子高频脉冲磁链注入实现PMSM无位置传感器直接转矩控制方法,设计基于电流模型的电磁转矩和定子磁链观测器,只需要实测电流信息就可以实现高、低转速通用控制。进一步为了实现磁链和转速的在线辨识,设计PMSM转子位置和转速观测器,并设计磁极判断判据,提高观测器观测精度,最后通过实验验证了所提方案的有效性和可行性。     

基于电压谐波注入算法的PMSM转矩脉动抑制研究

在永磁同步电机矢量控制系统中，受电流谐波的影响，电机产生转矩脉动。为了解决此问题，利用谐波注入原理设计一种电压谐波注入器。利用坐标变换提取待消除次数的电流谐波，考虑到基波会影响到谐波的提取精度，设计一种消去基波的电流谐波提取结构。利用提取到的电流谐波，设计针对5、7次谐波的电压谐波注入器。最后通过实验对比，证明了所提方法能够明显抑制电机转矩脉动。     

永磁无刷直流电机的多目标优化研究

CVVL电机是一种用于提升发动机性能、降低汽车耗油量的一款永磁无刷直流电机,以其为研究对象,以提高转子输出转矩、电机效率、降低转矩脉动和定子槽满率为优化目标,以永磁体厚度、转子外径、定子内径、定子槽身宽和定子槽身高5个对优化目标影响最大的结构参数为优化变量,利用仿真软件ANSYS平台对永磁无刷直流电机结构作多目标优化,得到最优解集,最后通过仿真和试验验证优化方法的可行性,结果表明优化后的电机性能全面提升,满足优化目标,本文的多目标优化方法可为永磁无刷直流电机的结构优化提供参考。     

基于整槽偏移对齿槽转矩和铁心损耗的研究

为削弱电动汽车轮毂电机的齿槽转矩和铁心损耗,提出一种基于定子整槽偏移的方法对上述问题进行研究。推导电动汽车轮毂电机齿槽转矩和铁心损耗计算公式,确定轮毂电机的参数,建立轮毂电机几何模型;将各个不同偏角的模型导入有限元仿真模型中,分别对齿槽转矩和铁心损耗进行仿真计算,并验证模型的正确性。结果表明：整槽偏移角为3°时的轮毂电机模型,其齿槽转矩和铁心损耗均能取到最优值,且齿槽转矩降低幅度约为98%、铁心损耗降低幅度约为65%、一次谐波降低幅度约为96%。仿真结果验证了基于定子整槽偏移的方法对齿槽转矩、铁心损耗和一次谐波具有明显的抑制作用。所提方法为电动汽车轮毂电机齿槽转矩和铁心损耗的优化设计提供了参考。     

基于信捷一体机的电机定转子冲压的新扭槽自动控制系统

随着科技的发展,异步电机的应用越来越广泛,电机定转子的生产也获得快速发展,而其传统的冲压工艺已跟不上时代的要求,高效率高精度的生产方式应运而生.本文介绍了一种基于信捷一体机的新电机定转子扭槽自动控制系统,该系统更简洁、更经济,精度更高.     

基于模型预测电流控制的伺服电机系统转矩脉动抑制研究

永磁电机实际的气隙磁场分布非正弦,会导致反电动势波形中也存在相应的谐波分量,从而引起额外的转矩脉动,进而导致振动、噪声,降低系统的控制精度。为解决这一问题,提出一种基于谐波注入的永磁电机模型预测电流控制方法。建立适用于任意相永磁电机反电动势谐波产生的脉动转矩通用解析模型;基于此模型,从控制的角度出发,提出采用电流谐波注入以补偿反电动势谐波引起的转矩脉动控制策略,分析所需注入的电流谐波特性的一般表达式,并通过模型预测电流控制方法对电流进行控制。为验证所提出方法的有效性,以一台三相12槽10极表贴式永磁同步电机为例,通过MATLAB/Simulink设计考虑反电动势谐波的电机仿真模型,搭建基于谐波注入的电机控制系统。此外,为进一步验证所提出的方法正确性,也进行相应的试验验证。结果表明：谐波注入前、后电机的转矩脉动峰峰值从2 N·m降低到1.3 N·m。     

一种永磁同步电主轴转矩脉动和电磁力波的抑制方法

针对磁极为平行充磁且两边平行的表面式永磁同步电主轴存在转矩脉动和径向电磁力波的问题,提出一种磁极结构优化方法以抑制转矩脉动和径向电磁力波。基于等效面电流法建立磁极表面半径为任意值的永磁同步电主轴转子气隙磁场的解析模型;综合研究转子气隙磁场对定子开槽电主轴转矩脉动、径向电磁力波的影响;在最小气隙长度不变的前提下,确立优化目标(气隙磁通密度的谐波和幅值),并通过迭代计算的方式得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案(方案一结构和方案二结构);最后,通过有限元法验证转子气隙磁场解析模型的有效性,并对原结构电主轴、方案一结构电主轴和方案二结构电主轴的转子气隙磁场谐波、转矩脉动、齿槽转矩、平均转矩和径向电磁力波进行对比分析。结果表明:该优化方法可以得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案,实现原电主轴指定阶次磁通密度谐波、转矩脉动和径向电磁力波的综合抑制。     

基于特定次谐波注入法的变频装置谐波抑制研究

变频装置作为目前广泛采用的一种节能驱动电路,因其调速性能良好,在工业领域特别是机床和机器人自动控制方面得到了广泛应用。变频装置由非线性开关半导体元件构成,引起输出电流含有多次谐波,而常规变频器并未对谐波进行抑制。针对变频器产生的高次谐波,提出一种在SPWM正弦信号中注入高次谐波补偿信号的方法,从而对特定次谐波进行抑制。通过MATLAB/Simulink仿真和实验验证此方法能够降有效去除特定次谐波,降低谐波畸变率,提高输出电流电能质量。     

变频调速电动机最佳启动频率探讨

详细分析了PWM电压型变频调速电动机，在不同的启动频率下启动时，电动机启动转矩和启动电流的变化规律。以及由于高次谐波引起的趋肤效应使定、转子导体电阻阻值显著增加对电动机启动特性的影响，寻找到既满足电动机启动转矩要求．又满足变频器耐流要求的最佳启动频率范围，具有一定的工程参考价值。