基于JMAG的无铁心永磁直线电机优化设计

针对高速运行时有铁心直线电机铁耗大、效率低的不足,提出一种动磁式无铁心永磁直线电机模型.采用专业电磁分析软件JMAG对无铁心直线电机电磁场进行了瞬态分析计算.以电磁推力及其波动为优化目标,分别计算了不同电磁参数对电磁推力及其波动的影响.利用瞬态分析进行电机优化设计,提高了电机设计的精度.     

永磁同步直线电机分数槽绕组谐波分析和齿槽力研究

介绍了永磁同步直线电机齿槽效应产生的原因,利用有限元法,对永磁同步直线电机谐波分量和齿槽力进行分析和仿真,运用傅立叶级数回归,求出各次谐波分量,分析结果表明,采用分数槽短距绕组方法可明显降低齿槽效应的影响。为进一步拟合出齿槽推力波动曲线,实现控制系统的推力补偿提供依据。     

设计辅助齿抑制永磁同步直线电机端部效应

永磁同步直线电机的端部效应会引起推力波动和法向力波动,影响电机的正常运行。针对这一问题,提出在电机端部添加辅助齿来抑制力的波动。对电机端部推力和法向力进行了理论分析,确认可以通过多组波动力叠加后相互抵消的方法抑制推力和法向力波动。建立12槽10极直线电机模型,进行有限元仿真分析,研究辅助齿齿厚与端部效应引起的力波动幅值的关系,并对辅助齿进行优化。     

永磁直线电机结构参数的DFSS和响应面法优化

在研究潜油直线电机的参数匹配过程中,提出了一种圆筒型永磁同步直线电机结构参数优化设计方法。基于一种六西格玛设计(DFSS)理念,结合数理统计理论,分析了气隙长度、定子轭厚度、齿宽、齿形角、主磁通永磁体有效长度、半闭口槽宽、极弧系数等参数对电机电磁推力及齿槽力影响。以增大推力及降低齿槽力为优化目标,采用2IV 7-3部分析因试验设计法,对电机主要本体结构参数进行筛选优化。分别筛选出了影响电磁推力和齿槽力的显著因子,并利用响应面法建立了相应的非线性数学模型。通过多目标遗传算法获得了Pareto最优解,得出最优结构参数组合。优化前后有限元仿真结果表明:平均电磁推力提升了28.83%,齿槽力降低了18%,推力及齿槽力波动显著减小;基于DFSS和响应面的优化方法用于研究潜油直线电机电磁结构参数优化是可行的。     

机床进给系统用永磁直线电机的设计方法

从永磁直线电机的结构入手,分析了电机几何结构与推力的关系.引入了两极单元直线电机的概念,提出了通过对两极单元直线电机进行组合,来设计任意推力永磁直线电机的设计方法.运用该方法完成了一台推力为3000N的永磁直线电机的设计,并对样机进行了推力与定位力的测试实验,验证了设计方法的可行性.     

直线电机系统的开发研究与应用

由清华大学完成的"直线电机系统的开发研究与应用"课题,在控制系统方面,构建了专用高推力永磁交流直线电机全数字伺服驱动控制的软硬件平台,实现包括位置环、速度环和电流环在内的全数字闭环控制,实践推力波动及伺服控制系统相关参数的辨识算法,探索克服高推力永磁交流直线电机固有的端部效应和齿槽力的补偿控制算法,最终完成高推力永磁交流直线电机的高精度全数字伺服驱动控制器的实验平台和原型样机.     

直线电机系统的开发研究与应用

由清华大学完成的“直线电机系统的开发研究与应用”课题，在控制系统方面，构建了专用高推力永磁交流直线电机全数字伺服驱动控制的软硬件平台，实现包括位置环、速度环和电流环在内的全数字闭环控制，实践推力波动及伺服控制系统相关参数的辨识算法，探索克服高推力永磁交流直线电机固有的端部效应和齿槽力的补偿控制算法，最终完成高推力永磁交流直线电机的高精度全数字伺服驱动控制器的实验平台和原型样机。     

一种削弱永磁直线同步电机振动的方法研究

单边平板型有铁芯永磁直线同步电机(PMLSM)是目前应用最为广泛的一种直线电机,但直线电机在运行过程中初、次级之间存在较大的法向力波动,会引起电机电磁振动,进而造成机床的振动。现通过气隙中加铜片的方法来减小电磁振动,采用Maxwell stress tensor推导直线电机法向力的解析表达式,利用有限元法对单边平板型永磁直线同步电机加铜片前后的法向力波动情况进行仿真分析,仿真分析结果与解析分析基本一致,即铜片结构可以减小气隙磁密高次谐波以及法向力波动,为减小永磁直线同步电机电磁振动提供了理论指导。     

基于极弧系数组合的永磁直线电机齿槽力削弱方法

永磁电机由于齿槽效应造成的推力波动一直是影响其性能的一个重要因素.为了削弱永磁同步直线电机的齿槽转矩,结合直线电机的结构特点,利用能量法和傅立叶分解的解析分析方法,推导出了齿槽转矩与极弧系数的数学关系表达式.由于边端力也会造成直线电机的推力波动,而边端力与动子长度密切相关,提出了一种基于不同极弧系数组合的齿槽转矩削弱方...     

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。     

永磁直线同步电动机推力波动分析及其改善措施

推力波动是影响永磁直线同步电动机(PMLSM)应用的主要原因.为了实现对永磁直线同步电动机的推力波动进行补偿及抑制,在对影响推力波动的主要因素即纹波扰动、齿槽效应、端部效应等进行详细分析的基础上,总结并阐述了目前优化和抑制推力波动的策略.     

永磁电机的力矩波动对舵机修正精度的影响

依据弹道修正基本原理,对弹道修正基本流程进行设计。通过查阅相关资料,对弹道修正机构中的舵机所受力矩进行分析。通过对修正弹进行气动仿真,可知永磁电机的力矩波动会使舵机在目标停止位置出现摆动,使永磁电机对舵机的控制精度降低。又对影响永磁电机力矩波动的因素进行分析,可知减小硅钢片槽口宽度和采用磁极偏移可以减小永磁电机的力矩波动。结果表明,为了提高舵机的修正精度,必须要减小永磁电机的力矩波动。     

垂直运动永磁同步直线电机的复合控制研究

为了改善永磁同步直线电机在数控珩磨机主轴往复运动时的伺服性能,建立了永磁同步直线电机的数学模型。通过对直线电机运动系统数学模型进行分析,得出系统参数摄动、推力波动、负载扰动等不确定因素是造成控制性能下降的主要因素。提出以典型三闭环PID控制、前馈控制和干扰观测器相结合的复合控制结构来提高系统的控制性能,并对控制器进行设计。在MATLAB中对控制系统进行建模和仿真,仿真结果表明,采用复合控制后,系统可以达到较好的抗干扰效果,基本上消除了响应滞后,能准确的跟踪输入信号。     

基于扰动观测器和推力观测器的永磁直线同步电机推力控制研究

针对高精度永磁直线同步电机存在参数变化、负载扰动、摩擦力和端部效应等不确定性而引起推力波动的问题,提出了一种将扰动观测器(DOB)和推力观测器(TFOB)相结合的推力控制方法。采用了DOB作为内环控制器抑制并补偿不确定性因素对系统的影响,减小了测量噪声对系统的影响;同时,设计了TFOB作为外环控制器确保DOB输入的准确性,解决了DOB无法彻底抑制PMLSM系统存在的推力波动问题;建立了环境接触模型,对引起推力波动的参数进行了离线辨识,提高了推力控制带宽。研究结果表明:与DOB控制方法相比,无论是电机平稳运行情况还是突加扰动情况,基于DOB和TFOB的推力控制方法都取得了较为优越的控制性能。     

机床进给系统用永磁直线电机法向吸力的研究

采用有限元仿真的方法，建立了永磁直线电机的模型，对初级与次级、次级与机床间的两种法向吸力进行了详细分析。发现了法向吸力在直线电机的实际应用中导致的推力波动问题、装配问题和机床隔磁问题。通过仿真拟合，得到了初级与次级法向吸力的公式，运用补偿措施来减小法向吸力影响。从工艺和设计入手，分析了装配问题的相应解决措施。从电磁分析入手，通过对直线电机底板材料和厚度的讨论分析，提出了一种解决机床隔磁问题的方法。     

永磁直线同步电机电流环矢量控制PI参数研究

永磁直线同步电机由于自身的结构特点,在驱动过程中会产生推力波动,严重影响电机的控制精度。电流环作为矢量控制系统的最内环,其控制结构参数的变化将直接影响电机的q轴响应电流。对PMLSM伺服控制系统的电流环PI矢量控制结构进行了理论分析,通过改变其PI参数对电机的响应过程进行了实验验证,获得了电机的q轴响应电流曲线,继而分析了响应电流对电机电磁推力波动的影响。     

一种大推力凸极永磁直线同步电机特性分析

针对现有永磁直线同步电机(PMLSM)推力密度较低的问题,提出了一种凸极Halbach永磁直线同步电机(SH-PMLSM)的设计方案。首先,提出了凸极Halbach永磁直线电机的拓扑结构,基于有限元分析了该型电机的次级磁场分布,确定了电机初级绕组方案,在旋转电机尺寸关系基础上,确定了该电机的主要尺寸;其次,建立了SH-PMLSM的16极15槽单元电机的模型,分析了该型电机的电磁特性;最后,在等永磁体用量、相同的初级和气隙条件下,将其与隐极式永磁直线电机(S-PMLSM)进行了对比,并分析了凸铁高度和宽度以及永磁体磁化方向对SH-PMLSM性能的影响。研究结果表明:SH-PMLSM单元电机具有更大的推力密度,输出推力比隐极PMLSM提高了10. 61%;借助Halbach阵列具有的磁屏蔽性,SH-PMLSM改善了常规凸极永磁直线电机存在的漏磁较大、推力不足的问题。     

圆筒型直线感应电机有限元分析

圆筒型直线感应电机由于其特殊的结构较一般电机难以分析。文章采用有限元法对圆筒型直线感应电机的磁场进行分析,求出了电机的起动推力和电机内的磁场分布,并对电机的瞬态起动过程作了仿真分析,为电机的优化设计提供了指导。     

一种采用磁悬浮的直线电机精密检测方法研究

针对传统直线电机电磁参数检测中由于摩擦引起的测试精度低等问题,根据永磁同步直线电机电磁分析模型和傅里叶级数法分析了电机气隙磁密、反电动势和电磁推力,提出了一种利用磁悬浮技术的直线电机无接触式精密检测方法,同时设计了对应的实验装置。该检测方法采用磁悬浮技术将被测直线电机无接触地悬浮在直线导轨上,由陪测电机带动被测电机沿导轨做直线运动,在运动过程中通过测量陪测电机与被测电机之间的相对位/力关系来实现电机力/电参数的测量。建立了该精密检测方法的实验平台,并利用实验平台实测了直线电机的推力波动和反电动势两个参数。     

基于ANSYS的新型结构永磁直线同步电机力性能研究

直线电机因具有高速、高精和高推力体积比等优势,在数控机床、高性能IC封装制造等领域受到越来越多的关注,然而因其结构上的原因而存在推力波动、齿槽效应和端部效应,已成为目前直线电机研究领域的重点对象。针对直线电机在端部的不连续所导致的端部效应,建立了一种新的动子结构,避免了端部效应导致的推力波动,并以有限元方法对该模型进行了分析与比较。研究结果表明,该新型结构直线电机在力性能上具有推力波动小的优点,可为直线电机结构优化提供参考。