改进型积分滑模算法在永磁同步直线电机中的应用

针对积分型滑模变结构控制算法在变工况时的不足,提出了改进型积分滑模变结构算法。首先通过理论分析搭建了永磁同步直线电机的仿真模型,并在此模型进行了改进型算法可行性的验证,通过验证得出该算法能够有效地改善变工况时超调量大、过渡时间长等缺点,提高了系统的鲁棒性。然后利用代码生成工具结合STM32CubeMX进行了代码生成和实验,进一步验证了改进型积分滑模变结构算法可以有效改善直线电机的控制性能。仿真结果和实验结果均表明,改进算法响应快速、超调小、控制精度优良,在永磁同步直线电机应用中具有可行性和有效性,能够为改善直线电机的控制性能提供参考。     

基于等效磁势法的直线电动机磁场及推力分析

利用解析法和有限元法分析了永磁同步直线电动机的磁场及推力。采用等效磁势法对直线电动机的气隙磁场进行了计算,推导出气隙磁密的解析表达式,利用有限元软件对直线电动机进行了二维平面建模,对气隙磁场进行了分析,将解析法与有限元法的计算结果进行了比较,验证了解析法计算的准确性。基于等效磁势法的结论,推导出直线电动机推力公式并计算出了直线电动机的推力,利用有限元法对直线电动机进行推力计算,通过实验测得实际直线电动机的推力,对比了三种方法的计算结果,证明解析法的计算结果是更加准确的。     

考虑黏温黏压及弹性变形的球面轴承力学性能分析

为了选取合适材料的球面轴承,利用有限元多物理场耦合仿真平台对多自由度永磁电机球面轴承进行有限元位移、应力应变及剪切应力等弹性变形分析,使其更具有实际意义。选取尼龙、橡胶、塑料等3种不同弹性模量、泊松系数的轴承材料,探讨3种材料对球面轴承力学性能的影响规律。使用最优良的材料,并研究考虑黏温黏压下的不同黏度以及不同偏心率、转速对球面轴承力学性能的影响。结果表明:优选塑料为球面轴承的定子壳材料;润滑油黏度随着温度的升高而降低,油膜压力及厚度也降低;偏心率及转速的增大,使得球面轴承位移、应力应变及剪切应力也增大。     

无铁心永磁同步直线电机电磁-热-应力耦合分析

无铁心永磁同步直线电机提高推力密度的方案之一是增大动子电流,但增大动子电流会导致动子发热增加。长时间工作于高温状态有可能引起永磁体退磁发生形变,降低电机工作精度等严重后果。因此,研究无铁心永磁同步直线电机的磁热耦合对直线电机的影响具有重要意义。通过解析法和有限元法相结合分析计算得到电机的永磁体磁场分布。同时针对电机的温度场,应力场耦合分析。基于有限元法从温度场设计方面对该电机进行磁热耦合分析,给出电机温度场分布图和温升情况,以及磁热耦合密度云图。利用高斯计等仪器组成的实验平台,监测电机在运动过程中的温升情况以及磁场变化。为下一步冷却结构和流体的设计研究提供依据。     

基于球面转子的悬浮流场数值模拟与实验研究

提出一种液质悬浮多自由度球形电机模拟转子运动的装置。通过采用"旋转机械,湍流κ-ε"物理场并在有限元软件进行计算分析,包括转子内部的湍流场。主要计算不同深度和不同转速时流体速度、给转子球面的压力、自由液面在此过程中发生的形变、功率等变量。同时,搭建实验平台对动态转子在液体中运动的过程进行模拟,通过设置不同转速计算转子的功率。最后对比数值模拟结果与试验研究结果的差异并进行分析,证明了数值模拟的准确性。结果表明:流体速度分布情况随着球面转子浸入深度而变化,而转速的变化影响流场内点的速度变化;不同深度的球面转子顶端受到的压力大于底端,转速越大,压力也越大;不同深度和不同转速下,自由液面发生明显的形变。以上研究成果为进一步研究分析液质悬浮多自由度永磁球面电机定转子间流体的流动提供参考。