无轴承无刷直流电机径向悬浮力精确数学模型

建立精确的径向悬浮力数学模型,对降低无轴承无刷直流电机系统复杂性、提高控制精度很有帮助。从无轴承无刷直流电机结构出发,详细阐述了其工作原理并建立了等效磁路。将永磁体磁动势等效为悬浮力绕组上的虚拟电流,进而推导了单自由度径向悬浮力的数学模型。最后对有限元分析得到的仿真结果和理论值进行了比较。为了得到更准确的结果,为位移刚度系数引入了修正系数,并再次对其进行了有限元验证。结果表明,所提出的无轴承无刷直流电机的径向悬浮力数学模型具有可行性和较高的精确性。     

一种新型无轴承无刷直流电机电磁性能的有限元分析

将磁悬浮技术引入传统无刷直流电机中得到了二自由度无轴承无刷直流电机,从而实现了无刷直流电机的更高转速运行。针对所采用的新型绕组结构,深入分析了电机悬浮力的产生机理,并运用Ansoft/Maxwell软件对电机电磁性能进行了有限元分析,通过对仿真结果的研究,确定了磁饱和对电机悬浮力产生的影响及转矩绕组电流与悬浮绕组电流的最佳取值范围,并验证了所设计无轴承无刷直流电机的自解耦特性,从而证明该新型无轴承无刷直流电机设计方案的可行性,降低了其控制系统的设计难度。     

新型无轴承无刷直流电动机的结构设计与有限元分析

在传统无刷直流电动机中引入磁悬浮技术,构成二自由度无轴承无刷直流电动机,从而实现无刷直流电动机的更高转速运行.设计试验样机,提出一种新型的绕组结构.根据磁悬浮力产生机理推导出一个周期内的绕组导通规律,并应用Ansoft/Maxwell软件对样机进行有限元分析.通过对仿真结果的分析,证明了所推导的绕组导通规律的正确性及新型无轴承无刷直流电动机设计的可行性,并实现了对新型无轴承无刷直流电动机的结构设计.     

多相单绕组永磁无轴承电机的设计与运行分析

针对单绕组永磁无轴承电机设计的特殊性,分析了转子结构、极弧系数、气隙长度和永磁体厚度对转矩特性和悬浮特性的影响,并将这些影响用定子电感的变化来量化.通过对可控悬浮力与悬浮电流的电磁场计算,分析了不同参数变化对可控悬浮力的影响.继而根据推导出的可控悬浮力解析模型建立了单绕组永磁无轴承电机的控制系统.仿真结果表明,该单绕组...     

磁悬浮无刷直流电机新型直接悬浮力控制

针对磁悬浮无刷直流电机(BBLDCM)这一非线性、强耦合系统,为解决悬浮系统控制难度大、转子抖动严重等问题,设计了一种新型的直接悬浮力控制策略。借鉴传统的无刷直流电机直接转矩的控制思想,依据BBLDCM运行特点,推导出不同状态下的悬浮力矢量,并给出了悬浮绕组导通表,同时阐明了新型直接悬浮力工作过程。最后通过Simulink对所提控制策略进行仿真验证,结果表明该方法不仅能够实现转子稳定悬浮,而且有效削弱了悬浮转子的抖动,简化了悬浮控制系统,提高了悬浮系统的控制精度。     

外转子无铁心无轴承永磁同步电机参数优化设计

为解决飞轮储能用电机齿槽转矩大,高速运行时铁心损耗高的问题,提出一种外转子无铁心无轴承永磁同步电机.首先阐述了外转子无铁心无轴承永磁同步电机的基本结构和工作原理,然后给出了电机的基本设计参数,接着采用Taguchi法以平均转矩、平均悬浮力、转矩脉动和悬浮力脉动为评价标准优化了极弧系数、永磁体厚度、气隙长度和转子厚度,接...     

无轴承无刷直流电机悬浮力控制研究

在分析无轴承无刷直流电机径向悬浮力产生机理的基础上,建立了电机径向悬浮力的数学模型,并设计了无轴承无刷直流电机径向悬浮力控制的控制系统。对所设计的控制系统使用MATLAB工具进行建模与仿真。最后,在试验样机上进行了试验验证。结果表明,无轴承无刷直流电机能够稳定运行,且转子能够稳定悬浮于中心。     

180°导通方式无刷直流电机换相转矩脉动研究

无刷直流电机(BLDCM)换相转矩脉动一直是业界关注的问题,但仅限于120°导通模式。文章研究了180°导通模式无刷直流电机在换相期间的转矩脉动变化,并与120°导通方式转矩脉动进行了比较。理论分析和仿真结果表明:电机在低速区域,120°导通模式比180°导通模式转矩脉动变化小,而在高速区域,180°导通模式比120°导通模式转矩脉动变化小。研究结果为无刷直流电机换相转矩脉动抑制提供了一种新的控制策略。     

基于有限元的永磁无刷直流电机转矩优化设计

在分析永磁无刷直流电机电磁转矩的基础上,以抑制电机转矩脉动为目标,提出了有限元与最小二乘支持向量机( LS-SVM)及粒子群优化算法相结合的永磁无刷直流电机设计方法,建立了永磁无刷直流电机有限元模型.经有限元计算分析,得到了极弧系数、永磁体厚度和气隙长度对电机转矩脉动的影响曲线,生成了LS-SVM训练样本,经训练得到了永磁无刷直流电机LS-SVM模型,通过有限元计算和LS-SVM模型拟合结果的比较,验证了模型的准确性.利用粒子群优化算法对永磁无刷直流电机LS-SVM模型进行优化,得到了极弧系数、永磁体厚度和气隙长度的最优参数,经有限元计算结果验证了优化的有效性.     

无轴承交替极永磁电机悬浮绕组及其特性研究

为研究悬浮绕组结构及其磁势空间谐波对无轴承交替极永磁电机悬浮特性的影响,在计及悬浮磁势空间谐波条件下,推导了电机悬浮力表达式。同时,定义径向力/电流刚度、径向力脉动率和径向自由度最大耦合率等3个参数量化分析径向力特性。在此基础上,在相同定转子结构下,研究了集中式、分布式、环形式以及带辅助线圈的集中式等4种悬浮绕组结构,并对各悬浮绕组磁势空间谐波及其影响进行分析。从降低悬浮磁势空间谐波和提高悬浮性能角度出发,提出一种带辅助线圈的集中式绕组以及悬浮磁势总谐波畸变最小的辅助线圈绕组系数优化方法。通过有限元分析,定量研究4种悬浮绕组结构下的悬浮特性,从而量化悬浮磁势空间谐波含量与悬浮特性的关系,为无轴承交替极永磁电机悬浮系统设计提供指导。     

减少齿槽转矩的无刷直流电机优化设计

永磁无刷直流电机在各种伺服、驱动系统中应用日益广泛,然而其固有的齿槽转矩引起电机的振动和噪声,并影响到控制的精度。对于永磁无刷直流电机来说,影响齿槽转矩大小的有多种因素,本文对一台永磁无刷直流电机通过选择分数槽绕组,合适的槽极配合及优化极弧系数等方法进行优化设计,优化设计后,齿槽转矩的幅值为原方案的1%左右。结果表明,选择分数槽绕组,合理选取极弧系数和极槽配合,是抑制齿槽转矩比较有效、实用的方法。     

开式绕组无刷直流电机导通模式研究

三相无刷直流电机(BLDCM)广泛应用在电驱动领域。传统星形连接和三角形连接的BLDCM绕组之间存在中性点,导致电机转矩脉动和可靠性较差。提出一种将开式绕组应用于三相BLDCM的系统,介绍了开式绕组BLDCM的电路拓扑结构和8种导通模式,分析了开式绕组三相BLDCM的电磁方程,建立开式绕组BLDCM的MATLAB仿真模型,仿真开式绕组BLDCM在8种导通模式下的电流、转矩、转速波形。加工样机并设计试验平台,测试开式绕组BLDCM在两相导通六状态运行模式下的性能,与星形连接BLDCM相比,开式绕组BLDCM调速范围更广、换相转矩脉动减少、机械特性曲线相近。     

极槽配合对分数槽外转子无刷直流电机性能影响研究

介绍了无刷直流电机(BLDC)分数槽绕组的极槽配合原则,分析了极槽配合对外转子无刷直流电机绕组连接方式、绕组系数、气隙磁场、计算极弧系数、齿槽转矩、定子磁动势谐波、定子铁损耗等影响,并通过Ansoft和Matlab软件对12槽8极、12槽10极、12槽14极和12槽16极四种极槽配合电机进行仿真,验证了理论分析的结果,为电机设计提供了理论依据。     

一种无刷直流电机电磁转矩脉动抑制方法的研究

针对目前无刷直流电机电磁转矩脉动抑制方法存在检测方法、控制算法复杂、成本较高的缺陷,提出了一种新的无刷直流电机电磁转矩脉动抑制方法,该方法通过控制无刷直流电机导通相线电流跟踪给定电流来抑制电机的电磁转矩脉动,而无刷直流电机的导通相线电流是通过三相全桥逆变器下桥臂三个开关器件的电流引出后与相应开关器件驱动信号相乘后叠加所...     

无轴承无刷直流电机研究现状及发展趋势

无轴承无刷直流电机是一种高性能的新型电机,它将无刷直流电机和磁悬浮轴承功能集成一体,使其不仅具备磁轴承无摩擦、无磨损、高速度、寿命长等特点,还具有无刷直流电机的效率高、体积小、结构简单的优势,潜在发展和应用前景非常广阔。本文介绍无轴承无刷直流电机的结构特点、悬浮力产生的原理,从电机结构、控制策略方面分析了无轴承无刷直流电机的国内外发展现状,并根据无轴承无刷直流电机的优势及存在的问题,分析了未来无轴承无刷直流电机的研究发展趋势,为今后进一步开展无轴承无刷直流电机的研究提供参考。     

三相无刷直流电机改进型脉宽调制策略北大核心CSCD

研究了一种改进型无刷直流电机脉宽调制策略。在传统的无刷直流电机脉宽调制技术的基础上,针对调制期间开关管断开时的电机绕组电流无法有效控制问题,研究了一种基于六开关电压源型逆变器的四管调制策略,即在任意时刻逆变器都有4个功率开关同时参与调制过程。该方法在脉宽调制过程中,在电机绕组电流导通状态下,在两个开关桥臂上仅仅有两个开关工作;在绕组电流处于续流状态下,在同一个逆变器桥臂上的,有对称的另外两个开关进行导通续流。这种调制方式可以抑制非换向期间非导通相的续流问题,并且通过调节换向期间的占空比可以有效抑制非导通相的电流脉动问题。实验结果进一步验证了提出方法的有效性。     

无轴承异步电机解耦控制策略

针对2极转矩绕组和4极悬浮绕组构成的无轴承异步电机悬浮力耦合问题,利用悬浮绕组数学模型及其等效电路图,分析了转子感应电流对悬浮力控制的影响.在考虑悬浮绕组转子感应电流导致悬浮力耦合的基础上,研究了逆系统的悬浮解耦控制策略,构造了以悬浮绕组励磁电流为位移控制量的悬浮力控制模型.仿真及实验结果表明,该模型能实现悬浮力完全解耦,其控制器可以独立控制相对应的悬浮力,为无轴承全速范围悬浮控制提供借鉴.     

一种单绕组无轴承开关磁阻电机绕组开路故障容错控制策略

无轴承开关磁阻电机(BSRM)具有双凸极结构,转矩脉动大是制约其运行性能和应用范围的主要因素之一,而采用直接瞬时转矩控制和直接悬浮力控制(DITCDFC)方法可以有效抑制其转矩脉动。基于这种控制方法,该文针对12/8极单绕组BSRM的绕组开路故障,提出一种容错控制策略,实现了电机单齿极绕组开路故障容错运行时的稳定悬浮。首先阐述了单绕组BSRM的悬浮原理及DITCDFC的工作原理,然后对绕组开路故障下的悬浮力缺失进行补偿,重新构造容错运行时的电压符号选择表。最后通过Matlab/Simulink模型仿真及原理样机实验,验证了该控制策略在单绕组BSRM绕组故障容错运行时具有良好的控制性能。     

基于磁动势星形图的无轴承永磁电机悬浮绕组结构优化设计

考虑到无轴承交替极永磁电机中传统集中式绕组悬浮力脉动大、径向耦合度强等问题,该文分析了3种绕组样式的磁动势各次谐波星形图。从抑制悬浮磁势谐波和增大基波角度,提出了基于磁动势星形图的绕组分析设计方法,通过合理叠加样式1与样式2,增添辅助绕组构成改进型绕组结构来提高悬浮性能。该方法适用于带齿槽效应的无轴承永磁电机集中绕组优化设计。在上述改进型绕组结构基础上,提出通过解析磁动势来优化绕组系数,并从单相和三相两个角度实现抑制谐波磁动势,并分析了两种方法的优劣及内在联系。最后,从理论和有限元角度对比优化前后的集中式绕组结构的悬浮性能。有限元分析发现悬浮力脉动率由21.81%下降至0.99%,最大径向耦合度由26.03%降至4.66%,验证了文中所提优化方法的有效性。     

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型补偿策略

提出了保持非换向相绕组换相前后施加电压不变的方法,抑制无刷直流电机换相转矩脉动。为减小换相前非导通相续流引起的电压补偿量计算误差,将该方法与PWM_ON_PWM调制方式相结合,进一步改善了转矩脉动抑制效果,同时也抑制了正常导通期间转矩脉动。在此基础上推导出适合宽转速范围抑制换相转矩脉动的电压补偿方法。仿真和实验验证了所述方法的正确性。