基于Matlab的气隙磁场教学实践

气隙磁场是电机机电能量转化的媒介,也是电机学理论教学中的重要内容。通常,这部分知识点通过全电流定律来介绍,侧重于定性的分析,没有定量的计算和波形的影响因素分析。本文基于Matlab的许-克映射（Schwarz-Christoffel）工具箱,编制仿真程序,能够快速计算任意定转子结构下电机的气隙磁密波形,从而能够分析励磁电流、电枢电流、齿槽效应、磁路饱和、气隙长度等对气隙磁密的影响,为电机学类课程的教学提供重要的支持。     

外转子永磁同步电机优化设计与分析

磨床采用表贴式外转子永磁同步电机(E-SPMSM)构成的直接式砂轮,不仅可提高系统效率与精度,而且能够简化系统结构。本文针对该应用,提出了一种30kW的E-SPMSM结构,以电机有效材料成本为优化目标,采用粒子群算法(PSO)完成了设计方案,同时,为了削弱齿槽转矩,设计了Halbach永磁阵列的外转子结构。最后,分析了设计方案的空载与负载特性分析,验证了设计的合理性。     

平面电磁感应泵性能分析

目前铅快冷堆试验回路的动力泵主要采用机械离心泵和传统电磁感应泵。机械离心泵存在着寿命较短、密封要求高等缺点,而传统电磁感应泵则存在着功率和效率较低等问题。为了解决上述问题,本文基于平面型非磁性直线电机的工作原理提出了一种平面型电磁感应泵,基于COMSOL建立了仿真模型。首先,计算不同的泵沟高度、管壁材料与厚度以及初级槽高等结构参数时电磁泵的推力值;随后计算不同电枢电流的大小和频率时电磁泵的推力值,进而分析出性能的主要影响因素。结果表明,在合适的结构参数情况下,输入电流有效值在15A、频率50Hz的时候,电磁推力可以达到373N/m,若增大电流的频率或有效值,则能够进一步增加电磁推力.研究结果为该类电磁泵的设计提供了帮助。     

遗传模拟退火算法在圆筒型直线感应电机优化设计中的应用

本文采用遗传模拟退火算法对圆筒型直线感应电机进行优化设计。该优化算法把模拟退火算法结合进遗传算法中，这样在保证获得较好的全局搜索能力的同时，又加快了遗传算法在峰值附近的收敛，提高了遗传算法的效率。     

新型双定子动磁式直线振荡电机

直线振荡电机可用于冰箱压缩机及斯特林制冷机中以提高系统工作效率。新型双定子动磁式直线振荡电机结构简单、效率高,铁心压装方式简单,采用单相工频电源,无复杂控制器及传感器。在介绍双定子动磁式直线压缩机基本结构及运行原理基础上,引入磁路法及有限元法方法对电机进行了建模和分析。分析结果与试验结果吻合,证明双定子动磁式直线振荡电机机结构是正确的、可行的。     

磁浮列车用直线发电机感应电动势的分析计算

以德国TR08型磁浮列车为分析对象,详细介绍了磁浮列车用直线发电机的运行原理,并先利用解析方法推导出其感应电动势计算公式,求得了发电机感应电势的基波频率.继而又采用二维有限元方法建立了一对极下的长定子直线电机模型,系统地分析了电机主要参数的变化对发电机感应电动势的影响,通过傅里叶分解得到了发电机感应电动势基波幅值随动子电流和气隙高度的变化规律,其结果为直线发电机的设计与控制提供了依据.     

双定子直线振荡电机工作特性分析

为了确保一种用于直驱压缩机的双定子直线振荡电机获得良好的工作性能,在数学模型基础上推导出功率因数及效率的表达公式,并结合仿真分析及矢量图的方式分析了在实际工作条件下气体力负载、驱动频率与电机性能指标如功率因数、效率之间的关系.在此基础上,对于电机的最佳工作点进行分析,相应的实验结果证实了理论分析的正确性.实验结果显示,系统机械谐振点及功率因数最大值点会随气体力负载变化而变化,电机在机械谐振点运行时可获得效率最大值和较高的功率因数.     

空心式永磁直线伺服电机气隙磁场及推力分析

通过解析法和有限元法对双边空心式永磁直线伺服电机的磁场和推力特性进行了分析.采用等效磁化强度法,将永磁体等效为磁化强度分布函数,建立磁场向量磁位的微分方程组并采用分离变量法进行求解,推导出磁通密度的解析公式.同时采用Ansoft Maxwell软件对电机磁场进行了有限元分析,结果证明磁通密度解析公式是准确的.针对5极/3线圈短距绕组结构的电机,推导出电机动态推力的解析公式,解析法推力计算结果与有限元法计算结果的相对误差为3.28%,证明推力解析公式是准确的.推力解析公式表明,当电机电枢电流为正弦电流时,电机推力仅含有6倍频的谐波分量,且推力波动小.气隙磁场和推力解析公式有助于分析电机磁场分布和推力波动情况,为电机优化设计提供基础.     

动磁式横向磁通直线振荡电机建模分析

针对目前已有动磁式直线振荡电机结构复杂、漏磁较大等问题,提出一种动磁式横向磁通直线振荡电机,其具有动子质量轻,加工难度小,力特性好等优点,适合应用于冰箱压缩机等领域.基于建立的电机等效磁路模型推导出了电磁推力表达式,阐述了该电机电磁推力产生的机理.解析公式显示,电磁力系数与电机结构参数及永磁体材料属性等有关,而与动子位...     

基于TMS320F2812的永磁直线电机伺服控制研究

针对DSP芯片TMS320F2812用于采集编码器脉冲的计数最大值小于反馈的总脉冲数最大值,以及伺服控制中的跟踪误差等问题,将偏差累加法和前馈控制运用到伺服控制中。开展了电机角度的处理和位置跟踪精度的分析,建立了电机电角度和脉冲数,以及跟踪误差和前馈系数之间的关系,在安装了分辨率为0.5μm海德汉增量式光栅的永磁直线同步电机平台上,只通过在软件上采取P+前馈补偿来提高伺服控制系统的性能,而不需要采用额外的计数芯片或采用更高级的DSP。基于Simulink搭建了电机控制系统的模型,仿真分析了3种给定位置曲线下系统的跟踪误差情况,并对梯形加减速位置给定曲线进行了实验验证。研究结果表明,P+前馈补偿控制可以大大减小位置跟踪误差。