一种大推力凸极永磁直线同步电机特性分析

针对现有永磁直线同步电机(PMLSM)推力密度较低的问题,提出了一种凸极Halbach永磁直线同步电机(SH-PMLSM)的设计方案。首先,提出了凸极Halbach永磁直线电机的拓扑结构,基于有限元分析了该型电机的次级磁场分布,确定了电机初级绕组方案,在旋转电机尺寸关系基础上,确定了该电机的主要尺寸;其次,建立了SH-PMLSM的16极15槽单元电机的模型,分析了该型电机的电磁特性;最后,在等永磁体用量、相同的初级和气隙条件下,将其与隐极式永磁直线电机(S-PMLSM)进行了对比,并分析了凸铁高度和宽度以及永磁体磁化方向对SH-PMLSM性能的影响。研究结果表明:SH-PMLSM单元电机具有更大的推力密度,输出推力比隐极PMLSM提高了10. 61%;借助Halbach阵列具有的磁屏蔽性,SH-PMLSM改善了常规凸极永磁直线电机存在的漏磁较大、推力不足的问题。     

储能电池组多阈值自适应聚类群组均衡控制

为降低储能电池组内各单体间不可避免的一致性差异,提出一种多阈值自适应聚类群组均衡控制方法。首先,引入结构简单、控制简单、均衡功能完善的单电感储能均衡拓扑,并分析了其均衡原理和控制信号占空比设计过程;其次,提出一种多阈值自适应聚类群组均衡控制方法,在引入自适应聚类均衡思想的同时,基于一致性差异较小的相邻单体建立群组均衡控制方法,实现均衡能量在包含不同个数相邻单体的电池群组间转移;最后,通过仿真实验,验证了所提多阈值自适应聚类群组均衡控制相比于基于极差的“单对单”均衡控制,在初始荷电状态(state of charge,SOC)分布中间高、两边低,两边高、中间低,均匀分布的情况下,在保证均衡效率的前提下,均衡速度分别提高了40.4%、24.6%和17.5%,并且均衡结束后各单体SOC相比于电池组平均SOC的离散程度更小。本工作创新了大数量单体构成的储能电池组的均衡思路,有助于改善储能电池组内各单体的一致性差异,提高其能量利用率及循环寿命,促进储能电池组的应用。     

转子材料和气隙对实心转子直线弧形感应电机性能影响

做直线运动、旋转运动或螺旋运动的两自由度直驱电机在机械工具、机器人等领域有广阔的应用前景。研究了一种两自由度直驱感应电机的旋转运动部分的转子导电材料和气隙对电机性能的影响,采用传统电磁设计理论和有限元相结合的方法确定实心转子弧形感应电机的参数,并且提出了设计过程中的两个关键因素,分析了转子材料和气隙厚度对实心转子弧形感应电机性能的影响。通过应用不同转子导电层材料和气隙厚度进行计算机仿真,得到在空载及负载条件下运行的转速曲线和转子损耗曲线。结果表明:在使用钢铜复合次级材料时转速波动较小,转子损耗较小;在一定范围内,气隙厚度越大,电机的转速波动越小,转子损耗越小。     

微型永磁直线无刷直流电动机齿槽力优化研究

对微型短初级永磁直线无刷直流电动机进行了优化设计研究,在电机槽数不变的情况下,设计不同的电机绕组分布方式和初级长度内对应永磁体的数目,并进行了齿槽力的分析和研究.利用傅立叶级数得到了齿槽力的谐波和幅值与槽数、极数的关系,并进行了谐波分析.利用有限元方法计算了不同电机模型的齿槽力,仿真结果表明,该电机具有较小的齿槽力和推力脉动.     

永磁电机齿槽转矩综合抑制方法研究现状及展望

由于永磁电机固有的结构特点,存在齿槽转矩,影响电机的低速性能和高精度定位.系统阐述了永磁电机齿槽转矩的研究现状,分析了齿槽转矩的产生机理和分析计算方法,归纳总结了齿槽转矩抑制方法,深入分析了各种方法的优缺点和适用场合,最后展望了永磁电机齿槽转矩的研究重点、难点以及研究方向.     

基于环轭型探测线圈的永磁同步电机局部退磁故障定位方法

退磁故障的精准定位对于预防电机系统发生灾难性故障和制定系统运行维护策略至关重要。针对多极数永磁同步电机(PMSM)退磁故障情况复杂,退磁故障定位难的问题,本文提出一种基于环轭型探测线圈的PMSM局部退磁故障定位方法。该方法只需在定子侧安装3个环轭线圈以获取包含退磁故障信息的信号;基于3个环轭线圈的感应电势,运用信号的基本运算构造退磁定位信号并按一定的规则对其进行分区;利用分区后的退磁定位信号的波形识别退磁故障类型,确定对应区域退磁永磁体的状态;利用一个机械周期的信号确定所有永磁体的状态,进而实现退磁永磁体的精准定位。首先介绍了退磁定位信号的构造与建模方法。然后,利用所建立的分区数学模型研究退磁定位信号在预设故障类型下的波形。最后,提出基于退磁定位信号分区的局部退磁故障精准定位方法。仿真和实验结果表明所提出的方法能对任意多个永磁体退磁故障(退磁程度不低于10%)进行精准定位。该研究为PMSM故障定位提供新方法,为故障后的运行策略制定和维护策略制定奠定基础。     

永磁同步电机失磁故障电磁仿真分析

针对永磁同步电机永磁体失磁问题,文中采用有限元分析方法,建立3 kW小型永磁同步电机的Ansoft Maxwell有限元分析模型。采用等比例减少永磁材料矫顽力和剩余磁感应强度的方法来模拟永磁体退磁故障,建立了不同失磁程度下的电机有限元模型。结果表明,当永磁同步电机发生50%失磁故障时,空载以及负载时的气隙磁密都不同程度减小,空载气隙磁场衰减53.0%,负载衰减19.8%。此外,感应电势成线性减小,电流非线性增大,感应电势的基波和谐波分量都不同程度的减小。电机输出转矩随着失磁程度增大而减小,且失磁程度达到50%时,永磁电机已经开始不能达到额定转矩输出状态。文中结果可作为失磁故障诊断提供参考依据。     

两自由度直驱感应电机转子结构设计与优化研究

针对两自由度直驱感应电机(2DoFDDIM)采用实心转子结构其性能指标较低的问题,设计了一种适用于2DoFDDIM的开槽铸铜转子结构.从有限元分析结果可以看出:开槽铸铜的转子结构可以有效改善转子涡流回路进而提高电机性能指标.为了选取转子最优的开槽参数,以2DoFDDIM旋转运动部分为研究对象,引入了田口法实现2DoFD...     

五相 U 型永磁凸极直线电机对比分析

针对直线电机垂直提升系统(LMVHS)无绳化直驱运行,对高容错性、大推力密度的新型直线电机的迫切需求,提出一种五相U型永磁凸极直线电机(FU-PMSPLM),初级设置五相绕组以提高电机容错运行能力,次级永磁体采用U型结构以提高永磁利用率。首先,从降低漏磁角度,分析了U型磁极结构演化机理,并给出电机主要结构参数;其次,采用有限元法对比分析了电机次级永磁体采用U型与Halbach结构的电磁特性,并基于磁动势不变原则,以A相缺相故障为例,与三相U型永磁凸极直线电机(TU-PMSPLM)对比分析了容错性能;最后,制作实验样机并进行实验验证,样机实测与仿真结果基本一致。研究表明,等永磁体用量时,次级采用U型结构较Halbach结构,气隙磁通密度幅值增大13.89%,平均推力提高7.54%,推力波动降低25.07%;FU-PMSPLM较TU-PMSPLM具有更好的缺相运行能力。     

新型混合励磁导向系统的状态反馈控制

提出一种新型混合励磁导向系统,阐述其结构特点与工作机理,利用等效磁路法得出磁力解析表达式,结合牛顿第二定律和绕组电路方程,推导出混合励磁导向系统的运动方程.建立以气隙、速度、电流为状态变量的线性化电压控制模型,设计出状态反馈控制器并进行仿真.仿真结果表明:新型混合励磁系统的结构是合理的,理论分析和建模方法是切实可行的.设计的反馈控制器在无干扰情况下,控制电流保持为零,在干扰条件下通过调整控制电流能够实现导向系统的稳定导向,研究成果为此类混合励磁导向系统的工业应用提供理论价值和设计参考.