大气隙直线感应电机的力特性分析

大气隙直线感应电机（气隙长度大于10mm）目前已经在地铁、轻轨中得到了很好的应用,在过山车、海盗船等大型游乐设备中也有很好的应用前景,其推力与法向力特性对系统性能很重要.该文介绍了该类电机的结构与设计所用的传统等值电路.通过实验证明,等值电路对计算电流与推力仍然有效,而法向力的计算与纵向边端效应对气隙磁场的影响则需要建立在有限元数值分析方法基础上;在此模型基础上分析了推力、法向力与电机初级电流大小、电流频率、气隙长度之间的关系.结果表明大气隙直线感应电机的法向力与推力之比小于普通直线感应电机,因此法向力基本不影响应用系统.该文的结论为此类电机的设计与应用提供依据.     

次级非中心位置工况双边直线电动机有限元分析

在理想工况下双边型直线感应电机运行时,次级处于电机中心位置,由于曲线行程和振动等原因,初级会发生不同程度的横向偏移导致次级偏离中心位置,从而电机力特性发生较大变化。通过建立短初级双边型直线感应电机三维解析模型,给出了直线感应电机的数值计算方法和边界条件,获得初级不同偏移程度下直线电动机推力和法向力的表达式。对该工况下的直线感应电机进行三维有限元仿真,得到不同偏移程度下气隙磁场、推力和法向力的特性,分析了同一偏移下频率对非磁性次级电机的磁场和法向力影响。结果表明,随着初级偏移程度不断增大,气隙磁场的磁感应强度略有下降,而抑制偏移的法向力和推力逐渐增大。     

TANGENTIAL FORCE DISTRIBUTION AND FORCE PULSATION IN A LINEAR RELUCTANCE MOTOR

ABSTRACT

A study of normal flux density, tangential force distribution and force pulsation is made on a segmented secondary linear reluctance motor. Appropriate analysis is included in a form convenient for numerical study. Results are obtained numerically for two different linear reluctance motor geometries corresponding to laboratory models. Some experimental results are compared with numerical results. The numerical results show that the normal flux density and the tangential force distribution vary with linear displacement but in a less severe manner than the same variables in a linear induction motor. The tangential force pulsation is significantly large and the normal force pulsation is less severe.     

直线伺服电机法向力分析

法向力是影响直线伺服电机运动性能的主要原因之一。采用有限元分析的方法对直线伺服电机的两种法向力进行分析,分析了推力、法向力与气隙长度的关系。通过采用傅立叶级数进行非线形回归分析,得到电机初级与次级之间法向力的公式。在实际应用中,可以利用得到的公式对推力波动进行补偿,提高直线伺服电机的运动性能。通过增加直线伺服电机底板厚度来解决机床隔磁的问题。     

直线感应电机推力和法向力的解析计算与分析

针对直线感应电机特有的边缘效应对气隙磁场引起的畸变以及法向力不易解析计算的问题,通过电磁场分析量化表征纵向边缘效应对磁场的负面作用,并使用有效初级绕组相感应电势的方式得到等效系数.对导磁层和导电层的横向边缘效应,分别给出了相应的修正系数.给出计算直线感应电机运动方向磁密与法向力的解析方法.仿真计算与实验结果的比较表明:该方法能够准确定量计算不同气隙和供电频率下的推力和法向力的变化曲线,通过推力与速度、推力与气隙、法向力与速度等曲线,计算方法物理意义明确、计算简单,能够满足工程计算的需要.     

静止无功补偿器用于抑制厂用电系统电压波动仿真

厂用电系统中一般带有集中电动机负荷,异步电动机启动会引起母线电压严重的波动。系统装设静止无功补偿器(SVC)是有效解决电压质量问题的方法之一。文中采用配有自动电压调节器(AVR)的发电机励磁与系统母线装设SVC的方法,SVC采用闭环控制,研究其对电压稳定和无功补偿的效果。通过对某电厂厂用电系统的仿真计算表明,该方法可提高厂用电电压的水平,并且缩小了异步电动机的启动时间,减少了大型异步电动机启动对系统母线电压的波动和无功功率的冲击。     

异步电动机无功就地补偿的有关计算

笔者旨在分析异步电动机无功就地补偿技术,首先对无功补偿的原理进行了分析,对自然功率因数和有功功率的确定方法进行了阐述;又对工矿企业常用的负荷异步电动机补偿容量的确定方法进行了归纳;最后通过实例对补偿后的节能效果及母线上的电压变化进行了分析计算,表明了异步电动机无功就地补偿的推广价值.     

圆筒型永磁动圈式直线电动机气隙磁场和推力解析分析

介绍了一种新型轴向充磁的圆筒型永磁动圈式直线电动机,该电机可以直接驱动电液比例阀,提供直线运动.以直接驱动电液比例阀的新型轴向充磁圆筒型永磁动圈式直线电机为例,分析了电机的气隙磁场和电磁推力,导出了电磁推力的计算公式,并与有限元软件分析下的结果进行比对,证实了解析公式的正确性.所给出的解析计算公式可用于该类电机的设计.     

The specifics of magnetic-field modeling in an air gap under rotor eccentricity of an asynchronous motor

Some poorly developed issues in the well-known methods of magnetic-field calculation of an air gap under conditions of rotor eccentricity of an asynchronous motor are revealed in this article, and methods are suggested to neutralize them.     

异步电动机无功就地补偿的有关计算

笔者旨在分析异步电动机无功就地补偿技术,首先对无功补偿的原理进行了分析,对自然功率因数和有功功率的确定方法进行了阐述;又对工矿企业常用的负荷异步电动机补偿容量的确定方法进行了归纳;最后通过实例对补偿后的节能效果及母线上的电压变化进行了分析计算,表明了异步电动机无功就地补偿的推广价值。     

横向磁场磁通切换电励磁磁悬浮直线电机的研究

在传统磁通切换直线电机的基础上,提出了一种可用于轨道交通的横向磁场磁通切换电励磁磁悬浮直线电机(TMFFSEEMSLM)。研究TMFFSEEMSLM的结构与运行原理,该电机的定子为U形磁极,动子为双H形并通过横梁连接,产生横向磁通进行导向,电枢绕组和励磁绕组均位于电机短初级上实现磁通切换,次级仅由导磁铁心构成,电励磁实现气隙磁场调节,极大地降低了远距离轨道交通的制造成本,磁悬浮使电机的初级和次级实现无摩擦运动;建立该磁悬浮直线电机的数学模型,推导电压、磁链方程以及悬浮力、电磁推力和导向力的解析表达式;建立电机的三维有限元模型,分析电机的磁场分布及其电磁参数,对电机的悬浮力、电磁推力、导向力进行仿真,研究结果验证了电机结构的可行性,可以实现牵引、悬浮与导向的一体化。     

永磁同步直线电机单齿切向电磁力分析

永磁同步直线电机是新一代高效高精度电子设备、数控机床等机电产品中最具代表性的先进电机技术之一。构建了永磁同步直线电机模型,不考虑边缘效应,建立了电机初级齿部所受单齿切向电磁力数学模型,并利用有限元分析软件对电机单齿切向电磁力和局部齿槽电磁力进行仿真计算。最后利用ANSYS Workbench平台对电机的模态和振动加速度进行计算,验证了切向电磁力在振动分析中的重要性。结果表明,局部齿槽电磁力波动是单齿切向电磁力产生振动的重要原因,通过合理调整电机初级齿部磁场分布,可以有效减小电机的振动,为该类电机的设计和优化提供了参考。     

高频软开关逆变器数学模型研究

分析了高频软开关逆变器-交流异步电动机构成的拖动控制系统,建立了该系统的数学模型,导出了谐振直流环节波形可靠回零所依赖的最小初始条件。即谐振电感具有最小初始电流I_(Lmin)(0),求出了要获得I_(Lmin)(0)时谐振电容短路开关所需的最小导通时间t_(1min)(0)。研究了负载条件变化对系统谐振特性的影响,其结论为:当直流电源内阻及谐振电感直流电阻足够小时,谐振直流环节谐振特性不仅与谐振参教L、C有关,而且亦强烈地依赖于负载电阻R_2。文中给出了仿真波形。     

一种计算笼型异步电机稳态特性的有限元模型

提出一种计算笼形异步电机稳态特性的有限元模型.模型通过在气隙中设立人工边界,把电机场域分为定子和转子两部分.在转子侧采用叠加原理考虑各次空间谐波磁场的作用,利用气隙边界把定子场模型和各次谐波转子场模型耦合在一起.文中对一台电机进行计算,计算结果与实测值比较吻合.     

基于ANSYS的异步电动机二维稳态温度场分析

应用ANSYS分析软件,建立三相异步电动机的二维有限元模型,分析了定子绕组等效导热系数、定转子间气隙的等效导热系数和电机的发热源,根据电机的边界条件和材料属性,对异步电动机进行二维温度场仿真计算,得出了电机在空载情况下定、转子整体的稳态温度分布图和矢量图.提取几个特殊点与实验数据进行比较,精度满足工程要求,从而验证了该...     

应用电流模型的无轴承异步电机悬浮控制

针对无轴承异步电机电枢绕组气隙磁链幅值和相位辨识问题,采用电流模型辩识电枢绕组气隙磁链;为了消除悬浮控制算法对气隙磁链相位的影响,应用预测控制实现电枢绕组气隙磁链控制相位零延迟.对无轴承电机径向悬浮力控制、基于电流模型的电枢绕组气隙磁链辩识算法以及气隙磁链相位预测进行研究;对样机在空载运行、3 000 r/min下恒速及1 000～3 000 r/min变速情况下进行悬浮控制实验.实验结果表明,电流模型法满足悬浮控制系统辨识电枢绕组气隙磁链的要求,相位角预测消除了控制延迟对气隙磁链相位的影响.     

长行程永磁同步直线电机初级绕组结构研究

对长行程永磁同步直线电机初级绕组结构的研究,通过对推力波动与气隙磁场高次谐波的分析,总结出改善直线电机推力波动的初级绕组结构设计方法。     

基于转子辅助槽的PMSM电磁振动噪声削弱方法研究

电机气隙中的径向电磁力作用于定子齿部,通过定子、机座传递到空气中,产生了振动噪声。针对实际工程中噪声突出问题,解析径向电磁力得到产生振动噪声的主要阶次和频率,分析电机的定子模态得到不同空间阶次下的频率。考虑电机转子凸极,提出一种转子开辅助槽配合增加气隙宽度的方法改善电机的声振特性。通过搭建优化前后的电机有限元模型,在加速工况下对比6f₁和12f₁频率(f₁为基波频率)的电磁力,以及24阶次和48阶次下的A计权声压级,验证所提方法的有效性。最后在实际样机上测试加速工况下24阶次和48阶次的振动水平和声压级。试验结果表明,所提转子开辅助槽配合改变气隙宽度的方法能够有效降低电机整体的振动噪声。     

异步牵引电机的温度场分析

建立了三相异步牵引电机温度场分析的有限元模型,分析了电机的发热热源、定子线圈等效导热系数、强迫通风冷却条件下通风沟内和气隙内气流的散热系数.用有限元分析软件Ansoft对异步牵引电机的温度场进行了仿真,给出了空载和额定负载条件下包括定、转子在内的电机整体的温度场分布图,列举了一些特殊位置点的温度,并对仿真结果进行了比较和分析.     

轴向充磁圆筒型永磁直线同步电机气隙磁场解析计算

介绍了一种基于许-克变换法的轴向充磁结构圆筒型永磁直线同步电机(TPMLSM)气隙磁场解析计算方法。首先采用许-克变换法计算出无齿槽时电机的气隙磁场;然后利用许-克变换法求取初级铁心开槽时的气隙相对比磁导函数,分析铁心开槽对气隙磁场的影响;最后通过无齿槽时的气隙磁场与有齿槽时的气隙磁场相对比磁导函数得到有齿槽时电机的气隙磁场分布。同时给出了该种充磁结构TPMLSM气隙磁场解析计算表达式,并以1台36/12极槽配合轴向充磁TPMLSM样机进行试验。试验结果证明空载气隙磁场的有限元分析值与解析值较吻合,空载电动势(EMF)计算值、试验测试值、有限元分析值一致。