步进电机新型场路结合分析方法——齿层计算转矩法

齿层比磁导法是目前步进电机电磁转矩的主要计算方法,提出了一种新型电磁转矩分析计算方法—齿层计算转矩法。首先给出步进电机齿层计算转矩的概念,同时在理论上证明了采用齿层计算转矩法计算步进电机电磁转矩的正确性,然后给出了齿层计算转矩法用于步进电机电磁转矩及其他性能分析计算的步骤,最后针对磁阻式步进电机和混合式步进电机,分别采用齿层比磁导法、齿层计算转矩法和电磁场有限元法进行对比研究。结果表明,齿层计算转矩法与现在通用的齿层比磁导法相比具有简单实用、计算精度高的特点。     

六相双定子螺旋运动永磁执行器数学模型研究

针对新型机器人多自由度运动机构的需求,提出了一种新型六相双定子螺旋运动永磁执行器。执行器特点在于每个定子均为六相双Y移30°绕组,两个定子铁心采用螺旋形齿槽结构,对两个定子绕组通入六相不同相序电流组合便可产生多自由度运动方式。执行器具有控制方式灵活、容错性能强、可靠性稳定等优点。首先对螺旋运动永磁执行器的结构及运行机理进行分析,推导了执行器的磁链方程、电压方程、转矩和推力方程。最后构建了瞬态三维多自由度数值分析模型,得到了磁链、电压、转矩和推力的波形,验证了运行机理的正确性。     

超强型齿层永磁混合式步进电机结构原理及性能分析

结合定子永磁混合式步进电机和超强型混合式步进电机结构及性能优点,提出一种仅在定转子齿层放置永磁磁条的超强型齿层永磁混合式步进电机,具有定转子结构简单、转矩和功率密度高、电磁场二维分布、设计分析计算方便等特点。针对电机结构特征、运行原理及转矩提升机制进行理论分析。基于归一化分析方法和二维有限元计算,探究齿高、齿宽、齿距、气隙等齿层参数变化对空载反电势、定位转矩、输出转矩、转矩脉动、保持转矩等电机性能的影响规律,提出该类电机齿层参数优化设计准则。将同规格定子轭部永磁混合式步进电机、定子齿层永磁混合式步进电机与所提出的超强型齿层永磁混合式步进电机进行性能比较研究,验证了理论分析的正确性及新型电机结构性能的优越性。     

航空高速湿转子发电机油摩损耗相关因素分析

航空高速湿转子发电机油摩损耗比重较大，油摩损耗相关因素分析对整机效率优化极为重要。以一台额定转速为30 000 r/min的航空高速湿转子发电机为例，利用计算流体动力学的方法对定转子气隙内三维流场进行研究，通过数值计算与解析计算横向对比，验证了数值计算的正确性；同时，以数值计算为基础，分析转子速度、航空煤油工作温度、定转子气隙长度、定子槽口尺寸、转子外圆粗糙高度和定转子偏心度等运行、结构和工艺因素对转子油摩损耗的影响。得到结论如下：修正了转子油摩损耗与转速的幂指函数关系，修正后指数为2.833 5;流体介质工作温度的增大有利于降低转子油摩损耗；定转子气隙长度对转子油摩损耗影响较小，其数值的选取应当优先满足磁路计算的需要；槽口绝缘封闭处理、减少槽口宽度会降低转子油摩损耗；转子外圆粗糙度、定转子偏心度的存在都会导致转子油摩损耗增加。     

新型球形结构两自由度混合式步进电机二维等效模型分析方法

在智能系统发展时代机器人使用率在逐步提高,其中多自由度电动机在机器人的构成中占有较为重要的地位。多自由度电机发展历史较长,但大部分仍处于实验研究阶段。因此,为进一步简化电机结构、降低电磁耦合影响、提升电机运行稳定性等,本文依据非球形正交圆柱结构两自由度步进电动机运行原理,提出一种新型球形结构两自由度混合式步进电动机。首先,对该电机结构及运行原理进行介绍;其次,讲述削弱子电机间的耦合磁场方法,为缩短电机的分析计算时间及提高计算精度,提出二维等效电机模型分析方法;最后,三维电机模型与二维等效电机模型进行有限元仿真计算结果比较,并试制一台外径116mm实验样机实验验证了二维等效模型的可行性及准确性。     

定子永磁型步进电动机结构原理及分析计算

为提高混合式步进电动机(HSM)的运行性能,彻底消除其转子放置永磁体的结构弊端,提出了一种定子上放置永磁体的新型步进电动机(SPMSM),其工作原理与HSM完全相同,但结构更为简单,转矩/功率密度及效率更高。对SPMSM的运行原理及所采用的关键技术进行了分析,并与DSPM电动机进行了比较。同时,基于步进电动机归一化设计思想,并结合SPMSM磁场呈二维分布的特点(忽略电动机端部效应),提出了适用于SPMSM的归一化分析计算方法,并对其磁链、电动势、转矩及功率进行了计算。试制了一台2相8极50齿SPMSM样机,通过实验验证了其工作原理的实际可行性。有限元仿真与实验结果表明,所采用的理论分析方法及所建立的功率方程能较好地反映SPMSM的实际特性,且具有较强的适用性,为该类步进电动机的设计和分析提供了参考。     

永磁辅助磁阻发电机建压过程及短路故障运行

为解决传统永磁发电机短路故障时灭磁困难和开关磁阻类发电机电压波形差的难题,提出一种永磁辅助同步磁阻发电系统（PMSynRG）。建立该电机的数学模型,阐述其发电运行机理,并推导出带载时的稳态电压方程和三相短路时绕组交直轴短路动态电流方程。针对发电机带载时的自激建压过程进行数值仿真计算,得出自激建压曲线,验证发电机系统的建压能力。此外,针对三相短路故障进行数值仿真计算,验证了故障时三相电流小于额定电流的结论,同时还验证了三相短路时动态电流方程的正确性,证明了发电机系统具有较强的自我保护能力。最后,制作样机并完成了带载建压实验,实验结果与数值分析结果吻合度较高。     

开关磁阻电动机小样本磁链特性精确建模方法

采用转矩平衡位置测量方法能够在无锁紧装置的情形下快速获取m相开关磁阻电动机(Switched reluctance motor,SRM)m+1个特殊位置的小样本磁链特性.针对小样本磁链特性数据不充分导致SRM难以精确建模的问题,提出一种基于模糊逻辑系统的SRM精确建模方法.该方法主要分为三步,首先根据SRM极对数与磁链...     

工程机械用开关磁阻电机绕组电感计算与分析

在工程机械用开关磁阻电机设计中,电感作为衡量电机性能的基本参数,起到了尤为重要的作用。开关磁阻电机电感呈非线性,直接解析较为困难,故在线性假设条件下,采用磁路分析方法首先对磁导分量进行解析,推导出最小电感位置与最大电感位置处的磁导分量计算式,由此得到最小电感和最大电感计算公式;然后,推导出12/8极平行齿结构开关磁阻电机关于电感的6个转子特殊位置角的计算公式,得到电感解析曲线;最后,将电机计算结果与仿真结果进行比较。结果表明：电感计算结果与仿真结果误差在4%以内,磁链相对误差在10%以内,验证了该解析的准确性,为后续电机优化提供了理论基础。     

离散均匀分布随机SVPWM中伪随机数序列的表征与选择EI北大核心CSCD

采用随机的脉宽调制策略存在随机因子与输出电压功率谱之间关系不明确的问题。通过对随机位置SVPWM和随机周期SVPWM选用的伪随机数序列所服从的概率分布进行分析,利用随机过程理论建立该序列中概率参数和频域上谐波分布的联系。同时,推导服从离散均匀分布的伪随机数序列的功率谱数学表达,揭示功率谱与伪随机数序列之间的内在联系。提出应用梅森旋转算法来构造伪随机数生成器,改善传统线性反馈移位寄存器循环周期短、随机性差等缺陷。通过仿真和实验对比不同伪随机数生成器对功率谱中开关频率及其倍数处离散谐波能量的分散效果。结果验证所提出的方法和理论分析的正确性,为研究随机SVPWM对改善功率变换器中噪声和振动问题提供了参考。