低速永磁直线同步电机的分段设计研究

本文针对恒低速长距离直线运输系统用低速永磁直线同步电动机进行分段设计研究.首先对单段低速永磁直线电机进行优化设计,然后对多段之间如何最佳配合进行优化设计.对单段低速永磁电机优化设计进行了简单介绍,主要针对多段电机进行介绍,介绍了分段原理、分段准则及如何分段优化,实现动定子的最佳配合.并通过仿真图形得出了优化结果.     

绕组分段永磁直线电机切换位置传感器故障诊断及容错控制

绕组分段永磁直线同步电机绕组切换过程中位置传感器信号的丢失,将导致电机速度剧烈波动,引起电机失步。针对以上问题,提出一种切换位置传感器故障诊断及容错控制方法。设计了绕组切换位置检测方法,研究了位置接近开关传感器的故障类型及信号特征,利用动子的运行速度及相邻的位置传感器信号进行传感器状态预测,并结合相邻传感器的边沿触发顺序及传感器状态预测值进行故障诊断。当检测到位置传感器故障时,隔离发生故障的传感器,采用估计值替代故障传感器输出驱动信号,可靠切换绕组分段永磁直线同步电机定子绕组,实现传感器容错控制。利用绕组分段永磁直线电机无绳提升系统进行了实验研究,研究结果表明,当增大传感器间隙,模拟传感器信号丢失故障时,电机定子绕组仍能可靠切换,电机速度运行平稳,该位置传感器故障诊断与容错控制方法可以满足绕组分段永磁直线电机切换控制实时性和可靠性要求,实验结果证明了其可行性和有效性。     

磁极分段式高速轴向磁通永磁电机转子强度研究

为了满足机械强度要求,高速永磁电机通常采用径向磁通结构。随着非晶合金等新型超薄软磁材料的发展,高速高频轴向磁通永磁电机逐步引起关注。为此,针对一种适合于高速运行的磁极分段式轴向磁通永磁电机转子结构进行研究。建立了该转子结构强度解析计算模型,分别利用解析法和有限元法计算了不同极弧因数、转子轮缘宽度以及转子磁极分段数对转子机械强度的影响规律。同时研究了磁极分段式结构对轴向磁通永磁电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和转矩密度等电磁性能的影响。结果证明采用磁极分段式结构能有效提高转子强度,相关研究工作为高速轴向磁通永磁电机的设计提供参考。     

磁极分段型表贴式永磁电机建模与分析

针对磁极分段型表贴式永磁电机,推导了分段磁极磁化强度表达式,建立了磁场解析模型,进而计算了齿槽转矩与相反电动势。经有限元方法验证,所建立的磁场解析模型具有较高的准确性,可适用于具有任意分段数目的磁极均匀分段表贴式永磁电机。在此基础上,利用该模型对电机电磁性能随不同分段参数的变化规律进行分析,为磁极分段型永磁电机的设计与优化提供新的思路。     

垂直运动用永磁直线同步电动机分段设计研究

针对垂直运输系统用永磁直线同步电动机的特点。首先对单台电机进行优化设计，然后主要针对垂直运输系统进行分段式优化设计。介绍了分段设计的原理和准则，并通过仿真得出了优化结果。     

抑制永磁体局部温升最高点的不均匀轴向分段技术

针对永磁体局部温升过高易导致永磁体局部过热退磁的问题,提出一种抑制永磁体局部温升最高点的永磁体不均匀轴向分段技术。在考虑了永磁体涡流损耗分布特性的基础上,使用迭代热计算方法,研究了未分段情况下的永磁体温升分布情况,并通过在线温升测量验证了其计算的准确性。根据永磁体涡流损耗密度计算公式和温升计算结果,给出了永磁体不均匀轴向分段技术流程图,并使用该技术来抑制永磁体局部温升最高点,使永磁体的最高温度降低了12.63℃,温差降低了2.26 K,温升分布更加均匀、合理。     

转子分段斜极在永磁同步电动机中的应用分析

转子分段斜极是一种能有效削弱齿谐波、改善电机齿槽转矩和转矩脉动的方法.引入斜极系数、永磁转矩削弱系数以及磁阻转矩削弱系数分析了分段斜极对永磁同步电动机反电势波形和电磁转矩的影响,揭示了分段斜极和定子斜槽的区别,并提出了分段斜极转子轴向分段数的选择原则和最佳斜极角的计算方法.有限元仿真和实验结果验证了结论的正确性.     

分段式永磁直线同步电动机的磁阻力

针对驱动垂直提升系统的分段式直线同步电动机磁阻力大的问题,利用磁场能量解析分析由于齿槽存在和铁心开断引起的分段式永磁直线同步电动机的磁阻力,建立分段式永磁直线同步电动机的有限元分析模型,分析电机内磁场分布,数值法分别计算电机的齿槽引起磁阻力和由于铁心分段引起的边端磁阻力,解析分析结果与有限元分析结果相一致,在定子绕组不通电的情况下,利用压力传感器实验测试了分段式PMLSM的磁阻力,与有限元计算结果相对比证实了理论分析的正确性.     

六极永磁式潜油电机技术问题及CAD软件开发

结合永磁同步电机设计原理,对六极永磁式潜油电机重要技术问题进行了分析.根据潜油电机特殊的分段结构,分别对端部漏抗的计算和斜极方法进行了研究,提出永磁式潜油电机转子倒装的分段斜极式方法并开发了CAD软件.通过建立六极永磁式潜油电机有限元模型,对齿槽定位力矩进行分析,验证该方法对降低电机齿槽定位力矩起到了一定的作用.     

四极异步起动永磁同步潜油电机的电磁设计与起动性能仿真

根据异步起动永磁同步潜油电机的细长、立式、定转子分段、内充润滑油、能异步起动的特点,对普通永磁同步电动机的设计方法进行改进,利用Visual Basic开发了四极异步起动永磁同步潜油电机的电磁设计CAD软件.然后用Ansoft瞬态场对设计样机的起动过程进行电磁场仿真,仿真结果验证了电磁设计的正确性和可行性并根据仿真结果...     

基于三维磁场仿真分析的含永磁继电器等效磁路模型的建立

具有非线性B-H特性曲线永磁体的等效是影响含永磁继电器等效磁路计算准确度的重要因素之一.首先通过有限元软件对永磁进行三维磁场仿真分析,获得永磁各截面磁感应强度分布曲线,根据曲线特点对永磁进行分段等效,给出各段永磁等效磁动势的求解方法.在此基础上,针对某型号含永磁继电器磁系统的具体结构,建立其等效磁路模型,计算继电器的吸...     

基于多模式SVPWM算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略

弱磁控制技术可以降低逆变器的容量、拓宽调速范围,对提高轨道交通永磁同步牵引系统的性能有着重要而现实的意义。性能优异的调制方式更能保证弱磁系统输出良好的控制性能,而大功率传动系统开关器件的开关频率较低,使得传统的空间电压矢量异步调制方法已不能满足控制策略需要,本文在分析空间电压矢量多模式调制算法原理以及永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出了新型的基于多模式空间电压矢量调制算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略,保证永磁同步牵引电机弱磁控制系统能充分利用开关频率,且在异步调制和分段同步调制段都具有良好的输出特性,仿真和试验验证了本方案的可行性和有效性。     

基于非线性永磁体分布参数的极化继电器吸力计算模型

基于非线性永磁体分布参数建模方法,建立了某型号极化继电器的解析计算模型,推导了吸力矩的求解方法,确定了永磁体分段中的分界面,计算了衔铁与轭铁间的漏磁导,归算出衔铁处于不同位置处的电磁吸力。通过将计算结果与有限元方法进行对比,验证了该模型的正确性和有效性。     

永磁低速电机的研究及其优化设计

采用径向钕铁硼永磁方式,并采用遗传算法与复合形法相结合的混合优化算法对永磁体优化.研究出一种新结构原理的永磁低速同步电动机,并提高其性价比.结果是电机体积减小,性能提高.     

永磁接触器位移分段PWM控制及吸合过程动态特性分析

在分析永磁接触器吸合特性的基础上,提出位移分段的控制策略,实时检测接触器动铁心位移,并据此调整控制电压脉宽调制(pulse width modulation,PWM)占空比,使接触器的动态吸力和反力特性达到良好的配合,实现最优运动特性下的吸合控制。建立在位移分段PWM智能化控制下吸合过程的动态特性方程,耦合电压平衡方程和机械运动方程,采用4阶龙格-库塔算法仿真永磁接触器整个吸合动态过程。仿真结果与实验测量较吻合,验证了动态特性方程和仿真方法的正确性。最后,针对提出的控制策略,通过实验比较了4种不同分段的PWM控制方案,选出了最佳,可显著降低永磁接触器动触头及动铁心的闭合速度,并减少由其碰撞带来的触头一、二次弹跳。     

一种基于支持向量机的矢量控制方法及应用

针对三角函数运算限制永磁同步电机矢量控制在微控制器中应用灵活性的问题,提出一种新的基于支持向量机的矢量控制方法.利用多项式核支持向量机离线训练三角函数,以训练得到的权向量和阈值进行三角函数的函数逼近,通过加法、减法和乘法实现矢量控制所需三角函数运算,解决微控制器不能直接进行三角函数计算的问题.将该方法应用于基于微控制器的永磁同步电机调速系统中,不同负载和不同转速的实验结果表明该方法具有较小的转速脉动.     

大功率永磁电机中永磁体布置的研究

永磁体的布置对永磁电机的气隙磁场分布有很大的影响 ,进而影响着电机的整体性能。该文在分析了电机磁场的基础上对电机转子径向永磁体布置采用二维有限元的方法进行分析、对转子轴向永磁体布置采用三维有限元方法进行分析。分析结果表明 ,磁极径向永磁体布置对气隙磁密影响不大 ;而磁极轴向的永磁体布置若以轴向中心截面为起点 ,依据磁钢的剩磁密度值沿轴向从低到高排列或从高到低排列产生的气隙磁密要高于高低间隔排列产生的气隙磁密。     

基于有限元法的永磁直流电机三维稳态温度场分析

永磁直流电机在实际运行中由于各种损耗而引起发热问题,影响电机的可靠性及寿命。本文分析并推导了电机的等效热源,计算了定、转子各端面的散热系数,使用有限元软件ANSYS建立了永磁直流电机的三维有限元模型,对永磁直流电机进行三维温度场仿真,得到了电机额定状态下的温度分布。将仿真结果与热像仪测试数据进行比较,验证了仿真方法的有效性,为永磁直流电机的可靠性分析奠定了基础。     

段间移相90°两单元永磁直线同步电机的建模与控制器设计

针对高精度数控机床用永磁直线同步电机(PMLSM)端部效应引起的推力波动问题,提出了两单元电机段间移相优化设计的思想。通过两单元移相90°形成的四个端部磁导进行相位调节,使磁导端部效应引起的推力波动中的二次谐波成分互相抵消,有效地削弱了端部效应力。为了进一步减小推力波动,在建立这种新型电机数学模型的基础上,对电机进行了自抗扰控制器设计,将端部效应力视为扰动,对其进行观测和补偿。仿真结果表明,采用自抗扰控制器的伺服系统有较好的动态性能及较强的抗干扰性、鲁棒性,较好地抑制了推力波动的影响。     

基于磁极参数的表贴式永磁同步电机齿槽转矩研究

齿槽转矩是永磁电机的重要问题之一,削弱齿槽转矩可以减少转矩脉动、降低电磁噪声、提高电机运行稳定性。基于磁极参数对表贴式永磁同步电机(SPMSM)的齿槽转矩进行了研究,基于能量法和傅里叶分解推导了不同永磁体模型下的齿槽转矩公式。研究发现,磁极参数的改变影响永磁体剩磁在气隙中分布和气隙相对磁导率的大小,进而改变齿槽转矩的大小。然后结合有限元方法对不同永磁体模型下的电机齿槽转矩进行了仿真分析,发现削极结构和组合磁极对齿槽转矩削弱明显,并通过有限元方法优化了这2种结构的磁极参数,最后分析对电机其他性能的影响。研究表明,合理地选择永磁体参数可以在确保电机性能的同时显著降低齿槽转矩。