开关磁阻电机结构性转矩脉动抑制方法

开关磁阻电机具有结构简单、成本低和调速范围广等优势,但其双凸极结构和控制器的开关特性,导致存在转矩脉动现象,使得抑制转矩脉动成为焦点问题。首先从开关磁阻电机的结构和运行机理出发,针对线性解析方法难以分析转矩特征的问题,建立电机有限元模型求解出转矩特征并进行样机验证试验。分析样机结构参数对转矩脉动的影响,针对结构参数耦合问题,选择NSGA-Ⅱ算法在参数优化平台上对样机结构参数进行多目标寻优,在保证优化后样机的转矩脉动系数和平均转矩均优于初始电机的条件下,最终获得样机最优化结果。结果表明,不同结构参数对电机转矩的影响有较大的差异,对结构参数的优化能有效地抑制转矩脉动,该参数优化方法可以为开关磁阻电机结构性转矩脉动抑制提供参考。     

控制棒驱动机构用同步磁阻电机低速运转平稳性研究

首先通过分析控制棒驱动机构中同步磁阻电机在低速运行时出现失稳的原因,得到了齿槽转矩脉动、换相换流转矩脉动和低速时电流非正弦引起的转矩脉动对转矩波动的影响规律.然后通过建立的低速运转仿真模型得到了电机在不同转速下的电流和输出转矩,并针对仿真结果,提出了从电机本体结构和控制方式对电机转矩脉动进行优化的方案.仿真结果表明:优化后电机低速运行平稳性得到明显改善,在低速运行时的电流畸变率减小了65%,转矩脉动最高减小了81%.     

25潜油电机不同负载率下的效率计算及功率匹配应用

潜油电机在不同负载下具有不同的效率,通过空载试验和负载试验可确定一条效率——负载率曲线。由该曲线可确定电机在不同负载下的运行效率。在选井选泵时可应用该曲线兼顾系统的安全系数和投资运行费用。     

基于Taguchi方法的低速潜油永磁电机优化及试验应用

潜油永磁同步电机直驱螺杆泵系统作为新一代采油技术被逐渐应用。为提高该电泵系统的性能,针对电驱系统开展低速潜油永磁同步电机的设计及优化分析。通过初始设计确定电机的主要结构参数,以电机效率最大化及齿槽转矩最小化为优化目标。基于Taguchi方法,选取气隙长度、永磁体厚度、定子齿宽和齿顶厚度4个结构参数作为优化变量,建立正交实验表,并利用有限元分析得到试验结果,确定最佳参数组合。根据最佳参数组合进行仿真分析,效率相较优化前提高了3.75%,齿槽转矩相较优化前降低了17.48%。根据优化结果,试制样机并进行了厂内测试与现场应用。结果表明：潜油永磁同步电机具有较高的效率,且运行平稳,验证了仿真结果的正确性和优化设计的有效性。     

转轴动力学特性对离心泵压力脉动的影响分析

对于电动泵的研究而言，离心泵、转轴和电机应视为一个完整的系统来分析。若忽略了设备间的相互影响，单独对系统中的某一设备进行分析计算将可能无法通过仿真模型计算得到实验过程中出现的所有频率成分。本文建立了包括电机、转轴和泵在内的多场耦合仿真模型，用于分析轴在扭转方向的动力学特性对泵运行状态的影响。首先，建立了电机与水泵的仿真模型，并用转轴将其联系起来，实现系统的耦合仿真模拟；然后，计算了电机、转轴和水泵在相互作用影响下的转速波动情况和泵出口的压力脉动情况。结果表明，系统中不同设备间的转矩和转速是相互联系的；转轴同时连接着电机与水泵，其扭振特性也会在水泵瞬时转速的频率成分中体现；水泵运行转速的波动会进一步影响其壁面压力脉动的特性，最终可能导致在泵壳的振动信号中出现与水泵自身无关的频率成分。     

基于新型转子结构的开关磁阻电机转矩脉动分析与优化

为抑制开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）转矩脉动,提出了一种耳形转子结构,以一台1500r/min、7.5kW的8/6极开关磁阻电机为例,通过建立有限元模型,对新型结构进行了验证与优化。结果表明,所提出的新型耳形结构能够有效抑制转矩脉动,同时对电机平均转矩影响较小。该新型转子结构和转矩脉动分析结果,可供开关磁阻电机结构优化参考,从而提升电机电磁性能并抑振降噪。     

新型小功率平板式TFPM设计研究

针对传统横向磁场永磁电机(TFPM)制造工艺要求高、转矩脉动大的缺点,笔者提出了一种新型小功率四相平板式TFPM结构。采用SolidWorks软件为该结构电机建立了三维模型,对其"力-位移"特性进行了研究,在Ansys环境下进行电磁场有限元分析,设计出一台样机,并完成了初步测试。实验结果表明,新型TFPM简化了拓扑结构,降低了工艺要求,较好地抑制了转矩脉动,整个系统工作稳定。这种新型TFPM具有较高的实用性与创新性。     

定子结构优化对盘式电机齿槽转矩的影响分析

齿槽转矩会恶化电机性能,为削弱盘式永磁电机齿槽转矩,文章提出了定子偏移和不等定子齿靴两种结构优化方法。首先通过能量法与傅里叶分解推导出轴向电机齿槽转矩公式,进行定子槽口宽度优化得到原模型的最小齿槽转矩;然后用公式推导计算与有限元分析,得到定子偏移结构的偏移角度;最后通过理论分析和仿真计算得到基于最小齿槽转矩的不等定子齿靴扩张宽度比,不等定子齿靴结构可使定子上下两侧的齿槽转矩相互抵消。对比结果表明,不等定子齿靴结构对齿槽转矩削弱效果最好,当扩张宽度比取1.2时,齿槽转矩降低71%。     

永磁超环面电机结构参数对齿槽转矩的影响分析

为了分析永磁超环面电机结构参数对齿槽转矩的影响,在分析该电机齿槽转矩产生机理的基础上,针对该电机空间螺旋变截面的结构特点,将齿槽转矩的产生分为自转和公转两个分量进行分析;运用磁共能法推导了该电机齿槽转矩与输出转矩的数学表达式,并采用有限元仿真验证了数学模型的有效可行性;分析了该电机重要结构参数对齿槽转矩削弱的同时对输出...     

基于PLC的潜油电机磁控软启动控制器

介绍了基于PLC的潜油电机磁控软启动控制器的硬件组成和软件设计,该启动器使用在潜油电泵采油机组中,可以解决潜油电机启动电流大,电泵机组在启动时损坏频繁等故障,同时也满足潜油电泵机组对启动转矩的要求,并具有可靠、完善的电泵机组故障保护功能。     

Performance of a newly developed torque-sensor motor

A new type of induction motor with a built-in torque sensor (called a ‘torque-sensor motor’) has been developed in order to monitor grinding torque. Its rotor shaft consists of a hollow shaft and torsion bar, each of which has a disc with equiangularly located magnets. The torque output is calculated by microcomputer from the time delay of pulses generated in detecting coils. This toque sensor has good linearity. Torque ripple and zero-point drift caused by rotational speed change are estimated to be less than 1 Nm. It is so sensitive that it can detect torque ripple from rotational error of the driving belts on the grinding machine. Further, it can accurately monitoring grinding torque by using a low pass filter to remove such torque ripple. It can also be used to estimated the time constant of the grinding wheel and workpiece system in the transient torque situation of a grinding cycle. The performance of the grinding wheel motor is as good as that of a conventional motor.     

基于换相与电流控制对无刷直流电机非理想反电势转矩脉动的控制

从无刷直流电机转矩脉动产生的原理出发,分析了转矩脉动在非理想反电势情况下产生的原因,并提出通过提前角开通换相法与电流控制相结合的控制策略以减少电磁转矩脉动。仿真结果证明该控制策略能有效地控制由非理想反电势引起的无刷直流电机换向产生的电磁转矩脉动。     

采煤机摇臂转矩轴的有限元分析

采煤机的工作环境很恶劣,摇臂转矩轴在采煤机工作中的作用至关重要,分析它在恶劣工况下的相关状态及响应变得十分必要。应用ANSYS Workbench对采煤机摇臂转矩轴进行有限元建模及静态、动态特性分析。通过静力分析得出转矩轴在截割电机功率3倍载荷下的应力、应变分布情况。又根据实际工况对转矩轴进行了瞬态分析,模拟了转矩轴在两种极端工况下的应力、应变以及扭转角的响应,验证了它的保护作用。进而又将静力分析结果与瞬态分析结果进行综合对比分析,对进一步研究转矩轴提供了参考和依据。     

滑模控制在感应电机直接转矩控制中的应用研究

为减少稳态转矩脉动,将滑模变结构控制方法应用于感应电机直接转矩控制。滑模控制可以根据磁链和转矩误差实际大小调节逆变器直流母线电压,并结合转矩预测控制合理的调节电压矢量的作用时间,从而有效地减少转矩脉动。仿真实验证明：即使电机运行在低速范围内,仍然能减少转矩脉动。     

小型力矩电机波动力矩的测量

综合考虑现有无刷直流力矩电机波动力矩动静态测量方法的不足,提出了一种精确测量力矩电机波动力矩的方法。分析了力矩电机波动力矩经典测量方法的误差来源,根据力矩电机分体式的结构特点和可以长期堵转的性能特点,提出了采用电机定子相对转子旋转测量波动力矩的方法。在力矩电机转子堵转的状态下,通过外力旋转定子,测量电机堵转力矩的波动值,从而有效减少测量过程中惯性力矩和摩擦力矩引入的误差。根据提出的测量方法搭建了一套波动力矩测量装置,使用蜗轮蜗杆机构实现了定转子的相对旋转,并对测量装置进行了校准实验。实验结果表明,对于量程为0~1Nm的装置,其测量准确度可达0.3%,线性度为0.1%,基本满足无刷直流力矩电机对波动力矩测量的精度要求。     

被动式电液伺服加载系统复合控制方法研究

研究了基于新型补偿结构和非线性PID控制器的被动式电液伺服加载复合控制方法.提出了将加载马达输出轴角位移作为输入信号的多余力矩前馈补偿方案,在有效抑制多余力矩的同时降低了系统阶次.研究了一种带调节因子的非线性PID控制器,克服了常规PID控制器难以解决的快速性与稳定性之间的矛盾.仿真与试验结果证明,该复合控制策略具有较高的载荷谱跟踪精度.     

A study on dynamic performance of closed-loop commuted stepping motor to improve precision motion control

To achieve precision movements, a motor with very low speed ripple and torque ripple is required. A motor with more poles will normally give higher ripple frequency and hence lower ripple magnitude. The hybrid stepping motor when commuted in closed-loop mode will behave in the form of a multi-pole brushless DC servo motor with each step similar to one pole. To reduce torque ripple further, the commutation of the coils requires careful adjustment of the lead angle in order to compensate for the time constant of the coils at different speeds. This article establishes an accurate dynamic model for the closed-loop commuted hybrid-type stepping motor, which takes into account the drive circuit and the effect of magnetic saturation. Simulations have been performed on the model using the stiff system numerical method for higher accuracy. The results show a good match between the numerical solution and the actual measurement. The dynamic model developed can be used to predict speed ripple of the motor system under various commutation methods. This provides a means of minimizing speed ripple by using software to improve the accuracy of motion control systems on high-precision machines.     

基于自抗扰控制的无刷直流电机换相转矩脉动抑制的研究

针对无刷直流电机在运动中会产生转矩脉动且转矩脉动会影响无刷直流电机运行的稳定性和可靠性的问题,结合现代控制理论,研究了无刷直流电机的数学模型,设计了一种基于自抗扰控制器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制的方法。通过降低无刷直流电机的转矩脉动并且结合DSP高速运算处理器实现了其算法的控制,更好地提高了其稳态性能。采用自抗扰控制技术对无刷直流电机的换相转矩脉动进行了抑制。通过消除转速响应的超调,扩张状态观测器检测系统的相电流脉动以及用非线性状态反馈控制率对检测到的电流脉动误差值进行补偿抵消,以达到了抑制相电流脉动的效果,从而抑制了转矩的脉动。通过实验验证,自抗扰控制器比PI控制能够较好的抑制直流电机的换相转矩脉动,从而能够提高电机在运动中的稳定性。