无轴承异步电机的最大径向力有限元分析

无轴承电机是集成了径向磁轴承功能的高速电机 ,由于功率密度大、结构紧凑 ,它是大功率高速电机的发展趋势。本文利用有限元方法 (FEM)分析了无轴承异步电机的磁场 ,给出了磁场分布图 ,利用气隙磁密的分布计算了作用于转子的径向力。研究表明 ,径向力绕组电流和径向力大小之间的关系受电机磁饱和的影响 ,可计算出最大径向力。本文形象地揭示了无轴承异步电机的径向力产生机理 ,为准确描述径向力的数学模型奠定了基础     

异步电机径向电磁力的分析

该文采用解析方法,建立了电机径向电磁力的计算模型,关注了可能出现的电磁力的频率,采用有限元方法验证了解析磁场计算的正确性.实验结果表明,该方法可以方便地求得对电机振动贡献较大的电磁力成分,从而为研究电机其他工况下的电磁振动及噪声建立基础.     

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。     

无轴承同步磁阻电动机径向力有限元分析

介绍了无轴承同步磁阻电动机径向悬浮力产生原理,给出其径向力数学模型,采用有限元法对电动机的磁场分布以及径向力和绕组电流之间的非线性关系进行分析与计算,研究磁饱和对径向力特性的影响,为无轴承同步磁阻电动机优化设计与有效控制提供了一些思路.     

Halbach阵列无轴承永磁电机有限元分析

针对气隙磁密对无轴承永磁电机可靠性、转矩脉动及径向悬浮力的影响,提出了Halbach阵列永磁转子结构。从无轴承永磁电机的转子结构出发,对常规面贴式永磁转子和Halbach阵列永磁转子进行了比较分析,并用Ansoft进行了有限元分析,得出了两种不同转子结构的磁力线分布图及气隙磁密波形,分别对两种转子结构的无轴承永磁电机的径向悬浮力与悬浮力绕组电流的关系进行了对比。分析结果表明:Halbach阵列应用在无轴承永磁电机中能显著提高气隙磁密及其正弦特性,增大径向悬浮力。Halbach阵列应用于无轴承永磁电机具有可行性和可靠性。     

基于探测线圈的无轴承异步电机气隙磁场测量方法研究

无轴承异步电机悬浮机理决定了转矩绕组和悬浮绕组两种气隙磁场的强耦合关系，而转矩绕组气隙磁场幅值和相位的准确识别又是实现径向悬浮控制的必要条件。文中提出采用探测线圈同时测量两套绕组的气隙磁场幅值和相位，从而避免了因电机参数测量误差或参数变化对悬浮控制性能带来的影响，而且使无轴承异步电机在超高速下运转成为可能。针对探测线圈安装位置的不同，分别详细论述了均匀分布角位置法、典型角位置法和解析法三种气隙磁密测量方法，并作了比较。实验结果验证了所述方法的有效性。     

内置式无轴承永磁同步电机径向悬浮力建模

针对内置式无轴承永磁同步电机悬浮控制时的因径向悬浮力数学模型建立不准确而导致的控制性能不佳的问题,提出了内置式无轴承永磁同步电机径向悬浮力的精确数学模型建立方法。介绍了内置式无轴承永磁同步电机的结构和工作原理。对内置式无轴承永磁同步电机气隙磁场进行了分析,采用麦克斯韦应力张量法推导了其径向悬浮力的精确数学模型。采用有限元分析方法对推导的径向悬浮力数学模型进行验证分析,并对内置式无轴承永磁同步电机的最大径向悬浮力有限元仿真计算结果、理论计算结果和实际测量结果进行了比较。分析结果表明,采用麦克斯韦应力张量法建立的径向悬浮力数学模型误差小、精度髙。     

无轴承异步电机的悬浮机理及其气隙磁场定向控制

无轴承异步电机运行时，因会出现转子偏心，必须对其悬浮力进行实时控制才能实现稳定运行。文章从电机悬浮机理出发，比较分析了三种悬浮力模型。其中计及转子偏心的悬浮力精确解析模型形式简单，适合对电机的实时控制。采用基于转矩绕组气隙磁场定向的控制策略，能有效地控制气隙磁链的幅值和相位，实现电磁转矩和悬浮力的解耦控制。通过matlab／simulink仿真研究，证明该方法能实现此种控制，并可以得到良好的动、静态性能。     

ANSYS软件在无轴承异步电机磁场分析中的应用

详细介绍了ANSYS软件,并把ANSYS软件用于无轴承异步电机电磁分析中,以一个具体实例较为深入地对其进行了说明。给出了样机的磁力线分布图和无轴承异步电机的电磁力计算结果。     

无轴承异步电机数学模型与解耦控制

针对无轴承异步电机是一个强耦合的非线性复杂系统,实现其电磁转矩和径向悬浮力之间的成功解耦是电机稳定悬浮工作的关键问题.在给出了无轴承异步电机径向悬浮力产生原理的基础上,推导了径向悬浮力和电机旋转部分的数学模型,并采用转子磁场定向控制策略设计了无轴承异步电机矢量控制系统,利用Matlab/Simulink工具箱对该控制系统进行了仿真.仿真试验表明,该控制系统不仅可以实现转子稳定悬浮,而且实现了径向悬浮力和旋转力矩之间的解耦控制,电机具有良好的动、静态性能.     

无轴承绕线型异步电机瞬态响应的有限元分析及实验研究

无轴承电机集磁性悬浮与转矩驱动于一体,具有无摩擦、无磨损、无损耗、免维修、寿命长等独特优点,从根本上改变了传统的支承与传动形式.该文介绍一种无轴承绕线型异步电机,通过瞬态有限元分析法(TFEM)计算其径向力和转矩的瞬态响应,结果表明该无轴承电机可以同时产生支承转子重量的稳定径向力与恒定转矩,且其控制电流相互独立,与鼠笼型转子无轴承异步电机相比,前者能够产生更有效的径向力,且转矩不受径向力绕组电流干扰;并在基于SVM-DTC的磁悬浮异步电机悬浮子系统独立控制实验平台上加以测试,结果表明该系统能够实现了无轴承绕线型异步电动稳定悬浮.     

三相无轴承异步电机的解耦控制系统

为适应无轴承运行控制技术走向高速大功率领域的需要,对三相无轴承异步电机的控制模型、策略和系统进行研究和设计.经理论解析推导出激磁电感模型、基于转矩系统气隙磁链的可控磁悬浮力模型和不稳定单边磁拉力解析式,给出单边磁拉力前馈补偿方法,详细介绍四极转矩控制系统和二极磁悬浮控制系统的结构和控制原理;针对样机进行磁悬浮解耦控制系...     

无轴承永磁电机转子径向力实验研究

在介绍无轴承电机径向力产生机理的基础上,全面考虑产生径向力的因素,建立其径向力和转矩的数学模型.采用有限元计算和分析方法,研究了电机气隙磁场分布、径向力大小与径向力绕组电流和极对数之间的关系,并进行了实验研究.研究结果对无轴承永磁电机的优化设计及控制系统设计具有重要的指导意义和参考价值.     

磁浮开关磁阻电机径向力的有限元分析

基于磁浮开关磁阻电机径向力与电流的数学模型，应用有限元方法分析了径向力与转子位置角、径向力与径向绕组电流之间的非线性函数关系，以及不同方向径向力之间的耦合关系。仿真结果验证了所用数学模型的有效性，并为精确描述磁浮开关磁阻电机的数学模型、控制系统的进一步设计提供了依据。     

无轴承异步电机的悬浮机理及其气隙磁场定向控制

无轴承异步电机运行时,因会出现转子偏心,必须对其悬浮力进行实时控制才能实现稳定运行.文章从电机悬浮机理出发,比较分析了三种悬浮力模型.其中计及转子偏心的悬浮力精确解析模型形式简单,适合对电机的实时控制.采用基于转矩绕组气隙磁场定向的控制策略,能有效地控制气隙磁链的幅值和相位,实现电磁转矩和悬浮力的解耦控制.通过matlab/simulink仿真研究,证明该方法能实现此种控制,并可以得到良好的动、静态性能.     

无轴承永磁同步电机径向力控制研究

分析了无轴承水磁同步电机径向力产生的原因,推导出径向力和径向力绕组电流之间的关系,进而导出永磁电机的径向力数学模型。然后以读数学模型用MATLAB／SIMLINK建模和仿真,并通过试验分析了径向力对矢量控制角的准确度的影响。     

无轴承异步电机转子偏心补偿的研究

针对无轴承异步电机转子偏,心工作问题,对其转子偏心时的转子受力情况进行了分析,并以此为基础,应用径向力反馈控制来补偿转子偏心的非线性影响。结果表明,径向力反馈控制有效地提高了无轴承异步电机系统的悬浮精度.     

基于气隙磁场定向的无轴承异步电机非线性解耦控制

无轴承异步电机是一个强耦合的非线性复杂系统 ,实现其电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制是该电机稳定运行的前提。本文在研究电机磁悬浮机理的基础上 ,利用电枢绕组气隙磁场定向控制来实现两者之间的动态解耦控制。实验证明该控制算法不仅能实现电机稳定的悬浮 ,而且使电机具有良好的调速性能     

无轴承异步电机气隙磁场定向的优化控制

针对无轴承异步电机气隙磁场定向控制中转子电阻变化导致磁场定向不准确,影响转子稳定悬浮的问题,研究了基于悬浮力控制环的转子电阻在线辨识技术,提出具有转子电阻在线辨识的无轴承异步电机气隙磁场定向优化控制策略.采用模糊控制理论,设计模糊PI速度控制器,以模糊控制器的输出对PI控制器参数进行修正,进一步改善系统的动、静态性能.仿真结果表明了所提出的气隙磁场定向优化控制算法的有效性.     

无轴承永磁同步电动机设计与有限元分析

在分析无轴承永磁同步电动机径向力产生原理的基础上，推导出径向力数学模型；采用有限元法对设计的样机进行分析，计算样机的径向力与转矩。研究结果表明：采用有限元法设计不仅能对参数进行优化选择，而且缩短了电动机设计周期。