混合式步进电动机静转矩计算模型的改进--分布非线性磁网络模型

混合式步进电动机内部是径向和轴向混合的磁系统,气隙或齿层的磁场沿电机轴向非均匀分布,将问题简化为二维磁场后要得到精确结果有一定的困难,现有步进电动机较精确的模型－齿层比磁导法模型,虽然用局部场域求解的方法会使关键的齿层部分的磁参数精确化,但是由于没有考虑轴向分布,因此应用于混合式步进电动机计算时仍需解决上述问题,实例计算和校核表明其有足够的精度,且不复杂,适合于工程应用。     

五相混合式步进电动机的振荡特性研究

研究了不对称现明对五相混合式步进电动机谐波电磁转矩的影响,提出了不对称现象是导致电机产生较大二次谐振的主要原因,且振荡时所产生的附加谐波电磁转矩会对电机的某些中高频振荡点（如基波谐振点）产生进一步影响,实验结果与理论分析相符。     

五相混合式步进电动机轻重步现象的改善

研究了五相混合式步进电动机４－５相通电运行时的轻重步现象,通过分析不同信电方式时导通与截止相的相电压变化对相电流的影响,阐明了３－４相通电方式可以改善电机轻重步现象的机理,并进行了实验验证。     

谐波电流对混合式步进电动机中频振荡的影响

研究了五相混合式进步电动机在振荡状态下的谐波电磁转矩。通过分析３次谐波电流对谐波电磁转矩的影响,提出了有利于抑制电机中频振荡的相电流波形,并给出了实现方法。实验结果表明,以不同相电流波形驱动的五相式步进电动机同,其中频振荡特性也不同。     

混合式步进电动机非线性仿真模型的精确化

在混合式步进电动机绕组自感和互感非线性特性的研究和测试取得进展的基础上，该文建立了二相混合式步进电动机精确的动态仿真模型。给出测试电感拟合的表达式，推导了绕组的磁链方程、旋转电压方程、电磁转矩方程和状态方程。显示出与简化分析时不同的特点。实例对保持转矩特性和振动特性仿直结果的校核表明，该文达到的仿真准确性是以前原有模型所不能及的。     

二相混合式步进电动机通电方式的新设计

众所周知,步进电动机的步距角主要由它的相数和转子齿数决定。即使采取微步驱动技术,步距角可以细分,也仍在一定程度上受到转子齿数的限制,本文担子同一种通电方式的新设计,打破了这种限制,使步进电动机的步距角可以更灵活,更好地满足用户系统的赊,也可简化步进电动机生产的规格品种,对生产制造业有利。     

自起动永磁同步电动机齿槽转矩的研究

永磁电机中永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机振动和噪声.该文提出了一种针对自起动永磁同步电动机的解析分析方法,得到了齿槽转矩的解析表达式.基于所导出的表达式,根据产生机理的不同,将齿槽转矩各分量分为4类,对各类齿槽转矩的特点进行了分析,并研究了斜槽对各类齿槽转矩的影响,研究表明：与表面式永磁电机不同的是,在自起动永磁同步电动机中采用斜槽的方法不能消除所有的齿槽转矩.     

CALCULATION OF THE LOCKED ROTOR CURRENTS AND TORQUE IN INDUCTION MACHINES

ABSTRACT

The analysis of certain end-winding vibration problems requires an accurate knowledge of the transient currents in an induction motor during the early part of the start-up period where the time rates of change of current are the highest. This paper details the derivation of expressions for the winding currents assuming that the machine remains at rest during the period of interest. Under these conditions, the currents are shown to contain three time dependent components, one of which is oscillatory, the remaining two being damped exponentials. The rates of decay of the exponential components are particularly important to some aspects of the vibration problem and they are shown to be dependent on the winding resistances and inductances and also upon the degree of coupling between stator and rotor.     

五相混合式步进电动机的特征

五相混合式步进电动机由于其结构和原理上的特殊性而具有优异的性能。本文从与一般步进电动机的不同点、转矩的产生机理、设计原则等方面论述五相混合式步进电动机的固有特征,提出了不同看法。     

转子静态偏心的表面式永磁电机齿槽转矩研究

齿槽转矩是永磁电机研究的重要内容之一。在实际生产中，由于偏心，不同程度的存在气隙不均匀的情况，势必影响气隙磁场分布，进而影响齿槽转矩的大小。该文基于能量法和傅立叶变换，给出了齿槽转矩的定性解析表达式，研究了转子静态偏心对永磁电机齿槽转矩的影响。研究表明：偏心对极数和槽数组合满足特定条件的电机的齿槽转矩的大小和分布影响较大，对不满足该特定条件的影响很小。最后文中给出了相应的判断标准，并利用有限元法进行了验证。     

永磁无刷直流电机磁阻转矩的解析计算方法

该文利用许－可变换，构造了考虑齿槽效应的等效气隙磁导函数，结合偏微分方程的解析算法，计算出等效气隙内任意半径上的气隙磁通密度分布，由此提出了一脉永磁无刷直流电机磁阻转矩的解析计算方法，其计算结果与有限无计算结果对比，转矩波形基本吻合，证明此方法是正确的，可靠的，同时该方法可应用于磁阻转矩的计算，为永磁无刷直流电机设计和优化提供了基本分析手段。     

TORQUE PRODUCTION IN ac MOTORS WITH CONSTANT CURRENT SUPPLY

ABSTRACT

Basic theory is presented concerning the production of torque in synchronous motors and induction motors under conditions of constant current supply. Simple methods are described for treating the effects of magnetic saturation, which are important at high currents. It is shown that, for a given stator current, a synchronous motor produces more torque than an induction motor, albeit with higher air-gap flux. Examples illustrate the variation, due to saturation, of the optimum torque angle of synchronous motors with cylindrical and salient rotors.     

基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究

齿槽转矩的削弱是永磁电机的难点和研究重点之一。为削弱实心转子同步电动机的齿槽转矩，文中提出了一种基于能量法和傅立叶分解的的解析分析方法，给出了能明确表达齿槽转矩与设计参数关系的齿槽转矩解析表达式，据此研究了极弧系数对齿槽转矩的影响。在此基础上，提出了极弧系数的最佳确定方法。根据该文给出的方法，可以方便地得到不同极数和槽数配合时的最佳极弧系数，进而削弱齿槽转矩。最后利用有限元法对其进行了验证，证明文中提出的方法是正确有效的。     

混合式步进电机磁网络模型的数学特征及数值算法

本文提出并证明了步进电机磁网络模型节点方程的系数矩阵具有对称正定性质,并用共轭斜量算法取代了以前的拟牛顿迭代法。共轭斜量法的优点是收敛域为全体实数,在角度步长和磁势步长放开的同时方法的收敛速度不受损失,从而使混合式步进电机的计算机辅助分析设计的计算时间大为缩短,为优化设计辅平了道路。另外,本文提出的结论和计算方法,对没有受控源且连通的、不含负电阻的线性和非线性电阻网络都是适用的。     

三相反应式步进电动机微步相电流值计算

本文提出了反应式步进电动机微步相电流值的一种精确的计算方法,称为有限元直接计算法。试验证明,有限元直接计算法计算的微步相电流值能保证反应式步进电动机有接近均等的微步距运行,而且可实现任意微步运行。     

感应电动机定子磁链与转矩解耦自适应控制

基于非线性状态变换和状态反馈，提出了感应电动机定子磁链和转矩的精确解耦控制策略。并针对电动机运行过程中定子和转子电阻值随温度升高而发生变化，提出了自适应解耦控制律，确保了电阻估计误差的收敛以及定子磁链和转矩对各自参考值的渐近跟踪。通过理论分析证明了自适应反馈控制的收敛性和整个闭环系统的稳定性，最后数字仿真验证了系统的控制性能。     

混合式步进电动机绕组电感的研究

采用简化磁网络模型,对二相混合式步进电动机相绕组的电感以及绕组间的互感进行基础的分析,表明既使在简化情况,齿层磁导仅含有恒定分量及基波分量,且为线性时,绕组电也不是恒定值,与转子位置有关;     

AN ANALYSIS OF SHADED POLE INDUCTION MOTORS WITH INCREASED STARTING TORQUE

ABSTRACT

A method of analysis of shaded pole induction motors with ununiform airgap is described. For the analysis, a dq model of a generalised machine theory with any number of stator windings arranged in an arbitrary way on the stator and ununiform airgap is chosen. The analysis involves resolution into a harmonic series, together with complex matrix inversion. Results of computational study of the effect of changes of airgap profile on the performance characteristics are presented. It is shown that by increasing the airgap under the part of a pole which la opposite to the shading coils, an increased starting torque can be obtained.     

混合式步进电动机绕组电感的研究(1)

采用简化磁网络模型,对二相混合式步进电动机相绕组的电感以及绕组间的互感进行基础的分析,表明既使在简化情况,齿层磁导仅含有恒定分量及基波分量,且为线性时,绕组电感也不是恒定值,与转子位置有关;相绕组间的互感也不为零,也是随转角变化的２次谐波分量。分析过程揭示了电感和互感随转角变化的机理,与轴向分量磁通密切相关。     

TORQUE CALCULATION OF MACHINES WITH PERMANENT MAGNET MATERIALS

ABSTRACT

The prediction of torque in permanent magnet motors is essential for both their design and control. Most literature in the area uses the Lorenz equation for the force on a conductor in a magnetic field. This implies a model consisting of a slotless armature with the conductors distributed in the airgap. This is clearly not the case for the great majority of motors. In addition, this model is incapable of predicting such effects as cogging torque. A more fundamental approach is to use the energy transfer relationship, but this requires knowledge of the energy density of permanent magnet materials. There is surprisingly little agreement on the calculation of this energy.

This paper uses an expression for energy density derived using a simple theoretical model, to develop an expression for torque for a permanent magnet machine with one slot per pole per phase. The expression for torque is then compared with the theoretical results from the conventional approach. The analysis is confined to the linear region of operation. The model is then generalised for any number of slots and phases using the Discrete Fourier Transform (DFT), and a general expression is developed for useful torque. This DFT model will be most appropriate for machines with a low number of slots per pole since the discrete nature of the machine is most apparent for these cases. Cogging and useful torques of a laboratory servo motor is predicted using the model and compared with measured values.