动圈式永磁直线直流电机的精英保留多种群遗传优化算法

为了实现陆基无人机电磁弹射器高机动性及其直线弹射电机的高功率密度,针对动圈式永磁直线直流电机,提出精英保留的多种群遗传算法(Multi-Population Genetic Algorithm with Elite Retention, MPGAER)的电机最大功率密度优化方法。以磁通密度和电流密度为约束条件,利用其搜索能力强、收敛速度快的特点优化电机的结构参数,并与磁路法初始设计结果和传统遗传算法优化结果进行比较。结果表明:与磁路法初始设计相比,MPGAER能使电机质量减少6.25%,功率密度提高10%,电机动态性能得到提高;MPGAER优化设计的电机功率密度高于遗传算法设计结果,所提方法有效地解决了在优化过程中出现易收敛于局部最优点和寻优效果差的问题。

车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真研究

永磁无刷直流电动机的转矩与转速会对电机的控制精度造成影响,导致电机弱磁控制效果差。为了提升整体控制性能,提出车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真方法。分析车用永磁无刷直流电机弱磁转矩特性,获取电机电磁转矩关系。根据获取结果建立永磁无刷直流电机弱磁控制系统,利用该系统控制电机弱磁的电磁转矩与运行效率,以此实现整体控制。实验结果表明,通过对所提方法开展电机运行效率测试、电机运行稳定性测试,验证了上述方法的有效性。

永磁无刷直流电机中的离散自适应控制技术分析

阐述基于参数估计的离散自适应控制算法的设计。该设计推导BLDCM的离散数学模型,对系统参数进行在线估计,设计离散自适应控制器,通过仿真实验对离散PI控制和离散自适应控制算法进行验证。实验结果表明,在期望转速突变、参数时变情况下,离散自适应控制算法具有较好的鲁棒性,系统超调量、稳态误差和调节时间都有较好改善。

微型永磁无刷直流电机的设计与优化

对一款航空用微型永磁无刷直流电机进行了设计,永磁体选用钐钴进行Halbach阵列充磁,并对电机的部分参数进行了优化,与原方案相比,优化了电机的输出转矩。制作了一款实物样机,通过对样机的测试,验证了优化的可行性。

永磁无刷直流电机定子齿部辅助槽对转矩特性的影响分析

推导了齿槽转矩表达式并分析了电机槽极配合对齿槽转矩和转矩波动的影响。基于一款6槽8极的永磁无刷直流电机,研究定子齿顶开槽对齿槽转矩的抑制作用。有限元仿真分析表明,电机齿槽转矩和转矩特性与辅助槽数量和槽口尺寸有较大关系,当定子齿顶开2个辅助槽、槽深0.6 mm槽宽2.0 mm时,齿槽转矩下降了69.1%。样机实测数据验证了有限元分析的结果。

基于多段特征提取的永磁直流电机故障诊断

对于永磁直流电机(PMDCM),电流信号的振幅在电机启动后会逐渐减小,仅使用单段电流信号特征不利于永磁直流电机的故障诊断,为此,提出了多段特征提取方法,以提高永磁直驱单片机的故障诊断效果。此外,还利用支持向量机(SVM)、分类与回归树(CART)以及k近邻算法(k-NN)构建故障诊断模型。从多个连续的电流信号分段中提取的时域特征构成一个特征向量,用于PMDCM的故障诊断。结果表明,与单段特征相比,多段特征具有更好的诊断效果,故障诊断的平均准确率提高了19.88%;通过多区段特征提取为PMDCM的故障诊断奠定了基础,并提供了一种新颖的特征提取方法。

车用微型永磁直流电机的齿槽转矩优化

过大的齿槽转矩会造成电机转矩波动、产生噪音和振动,是永磁电机高精度高性能优化设计的关键因素。研究中以某4槽10极汽车座椅永磁有刷直流电机为例,通过建立电机相应的电磁场模型以及理论分析,探究了电磁力、永磁体的极弧系数和偏心距参数对电机振动的影响,提出了减小齿槽转矩的电机结构综合优化方案。通过Ansoft Maxwell电磁仿真与实验测试,验证了所设计方案的有效性;与原设计相比,优化结构后的电机,齿槽转矩降低了85.95%,振动减小了80%,噪音减小了11%。

低速大扭矩永磁无刷直流电机矢量控制技术研究

面对传统农机动力源向电力转变的趋势,结合传统高速永磁无刷直流电机的控制策略,针对低速大扭矩永磁无刷直流电机的特点,本文在转速、电流双闭环的基础上采用矢量控制技术,通过仿真实验,与直接转矩控制在低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制方面的性能进行对比,证明该策略对于低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制能起到较好的效果,对于低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制研究有一定的参考价值。

定子无铁心永磁无刷直流电机驱动拓扑设计方案及对比

单级三相全桥驱动拓扑无法保证力矩控制模式的定子无铁心永磁无刷直流电机在全电流指令范围内电枢电流连续。采用增加电枢回路等效电气时间常数的思路,选取Buck+半桥、全桥串联电感、Buck+全桥三种驱动拓扑,对三种驱动拓扑保证电机正常运行的条件以及不同驱动拓扑的固有属性进行理论分析、说明和对比。在基于数字控制器的三种驱动平台上,使用同一台电机进行实验验证。实验结果表明,三种驱动拓扑均能保证电机的正常运行,实测电流波形证明了关于拓扑特点的理论分析的合理性。对三种驱动拓扑实测稳态运行性能进行了详细的数学分析,为小功率无铁心永磁无刷直流电机的工程应用提供了参考依据。

高速永磁无刷直流电机损耗优化设计研究

为提高便携式电动检修工具的续航能力并减少其发热,需要降低电动工具驱动用高速永磁无刷直流电机的损耗。本文提出一种通过结合定子裂比和铁心磁通密度优化实现损耗最小的BLDCM设计方法。构建了BLDCM的电磁模型,推导出铜耗、铁耗等损耗与定子裂比及铁心磁通密度的解析关系,求解使总损耗最小化的定子裂比与铁心磁通密度最佳组合。以一台20000 r/min的高速无刷直流电机为例,通过有限元仿真和实验测试对所提优化方法的准确性进行了验证。仿真和试验结果表明,所提BLDCM优化设计方法可以有效获取最优定子裂比和磁场强度,进而确定电机最优方案,使电机损耗最小。

永磁无刷直流电机在高速电动手术工具中的选型与优化设计综述

随着高速电动手术工具使用量的日益增加,关于其核心部件——驱动电机的研究越来越广泛。永磁无刷直流电机因具有小巧高效、稳定可靠等特点,在该应用领域备受关注。该文介绍了永磁无刷直流电机的组成及优势,结合高速电动手术工具的临床应用需求,对永磁无刷直流电机本体、位置检测电路和换相控制电路的选型与优化设计方案进行了论述和比较,并指出了相应的关键技术难点与解决思路。最后对未来研究重点进行了总结与展望,为永磁无刷直流电机在高速电动手术工具中的设计研发提供理论参考。

高转速低功耗非晶定子永磁无刷直流电机优化设计研究

结合多目标优化设计和有限元模拟方法,对24槽28极非晶定子永磁无刷直流电机拓扑结构优化设计进行了系统研究,以期进一步提高电机效率和降低质量。结果表明,与粒子群优化算法(PSO)和自适应多目标算法(AMO)相比,多目标遗传算法(MOGA)具有帕累托解连续性最强及精度高等优势,更加适合于非晶电机优化设计。其中,经有限元分析验证和计算,MOGA算法优化的电机效率为93.79%、质量为1.33kg。对该MOGA方案拓扑结构做进一步的优化,与优化前相比,非晶电机效率提升了1.02%,可达94.81%,相应定子和转子轭铁重量分别减少了2.0%和5.6%。由此可知,采用多目标设计和有限元模拟相结合方法是提升电机效率、降低电机质量的有效途径之一。

永磁直线无刷直流电动机的建模与仿真

从永磁直线无刷直流电动机(LPMBDCM)的基本原理出发,利用MATLAB/SIMULINK中的S Function模块,构造了永磁直线无刷直流电动机的数学模型.利用二维有限元法结合时步法和能量摄动法计算出电机的反电势和电感,合理地考虑了由于LPMBDCM的边端效应造成的磁链和反电势不对称.用该模型分析电机的动态性能,得到了电机运行时的相电流、推力和速度曲线.仿真结果与基于ANSOFT二维有限元计算的结果吻合较好,验证了该模型的正确性.该模型具有运算速度快、简单易行等优点,为今后该类电机控制策略的研究及具体实现提供了新的途径.

定子磁链提前换相增加直线永磁无刷直流电机的推力

电磁弹射用直线永磁无刷直流电机在高速时,因换相时间过长而导致平均推力跌落明显,需要实施提前换相来提升推力,而已有的提前换相方法或者算法复杂,或者严重依赖电机参数。提出一种用定子磁链矢量实施提前换相的方法。该方法无需实时计算提前换相角,只依赖相电阻一个参数。利用磁链空间矢量间的相位关系解释了该方法的提前换相原理,通过提前换相角的解析表达式说明了该方法具有提前换相角可随相电流自动调节等控制性能,最后给出了换相实施方案。仿真和实验结果表明,所述方法可顺利实施换相,且可有效提升电机的输出推力。

直线永磁无刷直流电机推力波动的综合补偿

推力波动直接影响直线永磁无刷直流电机的加速性能,而齿槽定位力和不规则的反电势波形是推力波动的主要来源。提出了通过磁极错位来减小齿槽定位力的方法,分析了该方法对反电势波形的影响,用直接力控制方法实现了对推力波动的综合补偿。系统仿真的结果表明,所提方法可以有效减小推力波动。

永磁无刷直线直流电机及其选用

永磁无刷直线电机作为一种动力源 ,由于具有动态性能好、零齿槽效应和零引力、低速性能好等特点 ,在高精度定位装置上有广泛的应用。本文在扼要介绍此种电机工作原理的基础上 ,阐述了正确选择永磁无刷直线直流电机的方法 。

基于稀土永磁无刷直流电机的双闭环控制方式比较研究

针对稀土永磁无刷直流电机的速度电流双闭环控制条件下,对直流母线电流反馈、最大相电流反馈、平均相电流反馈三种电流闭环控制情况进行对比分析,对无刷直流电机的速度电流双闭环控制具有一定的参考意义。

磁极偏移减小永磁直线无刷直流电动机磁阻力

为了减小由永磁体和初级齿相互作用引起的永磁直线无刷直流电动机的磁阻力,提出了一种磁极偏移的优化方法。运用傅立叶级数和数值分析相结合的方法对磁阻力进行了分析,研究了优化磁极相对位置降低磁阻力的原理和方法,推导出了永磁体偏移量的规则。建立了电机的磁阻力有限元分析模型,并进行了仿真分析。结果表明,采用磁极偏移的方法可以很好地降低磁阻力,电机电磁推力降低很少,且电机极数越多优化效果越明显,采用有限元法验证了该结论。

基于ANSOFT的永磁直线无刷直流电动机的仿真研究

本文基于ANSOFT公司的MAXSWELL 2D的仿真环境 ,建立了永磁直线无刷直流电动机 (LPMBDCM)的系统仿真模型。在所建立的模型基础上 ,对永磁直线无刷直流电动机的基本特性和起动过程进行了仿真研究。

一种消除直线永磁无刷直流电机边端效应对换相时机影响的方法

电磁弹射用直线永磁无刷直流电机的永磁体动子具有开断结构,使动子边端的磁场分布发生变形。当采用霍尔元件检测磁场实现换相时,这种边端效应就会影响换相时机。分析了这类电机的换相机理和动子开断结构对换相时机的影响,指出这类边端效应受极弧系数影响显著,并提出了利用不对称滞环比较器或简易单限比较器对霍尔输出信号进行处理从而消除这类边端效应影响的方法,实验验证了简易单限比较器方案的可行性。