单相电容圆筒型直线感应电机的瞬态特性分析

针对单相圆筒型直线感应电动机的特点,建立了其在两相静止α-β坐标系下的数学模型,用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK构造出单相电容圆筒型直线感应电动机的一个通用而简单的动态仿真模型。通过实例对单相电容圆筒型直线感应电动机启动过程的瞬态特性进行了仿真计算和有限元分析,并对电机稳定运行后突然加载和换相进行了仿真分析。计算结果与实验结果基本吻合,验证了仿真模型的有效性和实用性。

短初级单边型直线感应电机倒梯形次级结构电磁特性研究

短初级单边型直线感应电机(SSLIM)的格栅型次级结构存在电磁推力小、法向吸力大等问题。为解决这类问题,提出一种倒梯形次级结构,将现有格栅导条矩形结构变为上表面积大而下表面积小的倒梯形结构,利用SSLIM大转差特性及由此产生的集肤效应,提高了次级感应板有效载流体积及气隙磁密。在初级结构不变的条件下,建立了倒梯形次级结构的SSLIM有限元模型,并与传统格栅型结构在稳态、起动、制动等3种运行状态下进行对比分析,验证了倒梯形结构具有电磁推力大、法向吸力小等优点。

混合叠压圆筒型永磁直线振荡电机电磁特性分析

圆筒型双定子永磁直线振荡电机因其结构简单、功率密度高而广泛应用于压缩机领域。然而,电机的定子通常采用传统的硅钢片周向叠压方式,导致其叠压系数低、磁路易饱和。因此,该文提出一种新的混合叠压方法。首先,介绍了双定子永磁直线振荡电机的基本拓扑结构和工作原理,给出磁路特有的分布方式;然后,对采用电工纯铁和硅钢片混合叠压方式进行分析,推导了硅钢片数量与电工纯铁之间的占比关系,并对不同硅钢片数量对电机反电动势、电磁推力和损耗的影响进行分析;最后,通过三维有限元分析对采用传统叠压方式和混合叠压方式的双定子永磁直线振荡电机的电磁特性进行了比较和分析。实验结果验证了混合叠压方式在提高电磁推力和简化制作工艺方面的优势。

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。

基于场路结合模型的深槽式单相直线感应电机特性研究

阐述了深槽式单相直线感应电机的结构特点和运行原理,提出了场路结合的分析模型(其中用有限元方法分析铁心叠厚范围内的磁场分布,用电路来等效初级绕组端部)。该模型包含多个电机初级和一个电机次级,既能计算电机堵动时的气隙磁场、推力、电容电压、次级的涡流功率等稳态特性,也能计算电机起动时的电流、速度、推力等动态特性;另外还可以分析电机结构参数与电容容量对电机性能的影响。分析结果表明,该电机具有起动电流小、电容电压大等特点。样机实验结果与分析结果相一致,表明了该分析模型的有效性。

圆筒型直线感应电机的遗传优化设计

为了更好地将遗传算法应用于圆筒型直线感应电机的优化设计中,分析了遗传算法的优点和局限性,针对其优化设计电机效果不显著的缺点,提出了将遗传算法与有限元法相结合来提高电机性能的方法。首先设计了4种初级槽形不同的电机,用有限元法对其进行了瞬态磁场分析,得出了电机在不同槽形下所产生的电磁推力。将产生电磁推力最大的槽形代替原电机槽形,用遗传算法对变换槽形后的圆筒型直线感应电机进行整体优化设计。结果表明:电机的各项性能有所提高,该优化设计方法效果比较理想。

圆筒直线感应电机电磁振动响应特性分析

针对某电磁发射用圆筒直线感应电机的电磁振动响应特性问题进行了分析。首先,建立了直线电机二维电磁场分层子域模型,通过涡流场有限元仿真验证了模型的精确性,并基于麦克斯韦张量法和洛伦兹力法推导了电磁激振力表达式,利用二维傅里叶分解得到定子电磁力时空分布特性;然后,基于有限元法构建了发射电机定子三维动力学模型,模态计算结果与试验吻合良好,采用有限元法进行电磁振动谐响应计算,结果有效性通过稳态动子堵驻通电试验得到了验证,证明了发射电机定子结构可以简化为理想薄壁圆柱壳,电磁振动响应主要由轴向呼吸模态决定;最后,基于简化模型对比分析了电磁振动响应影响因素,结果表明:电磁激振力径向分量和轴向分量均为结构响应的主要贡献源,而与电磁力波轴向模数呈负相关规律。

圆筒型直线感应电动机的起动推力与电机性能的计算与分析

以一台起动推力为103N的三相圆筒型直线感应电动机为例,采用内外双收敛有限元方法对其起动时刻进行涡流场分析,求出了电机的起动推力和电机内的磁场分布。通过与实验值进行比较,验证了此方法计算该电机起动推力的准确性。利用所得的方法,对采用不同气隙大小和次级电阻率时电机的起动性能进行计算分析,从而得出起动推力随气隙大小和次级电阻率的变化规律。所得到的计算方法与规律对圆筒型直线电机的优化设计与制造能够提供有益的帮助。

考虑级间耦合高速多级圆筒型直线感应电机性能

基于高速多级圆筒型直线感应电机特殊的结构,利用电磁场理论,推导了考虑级间耦合的数学模型,并利用该模型分析了考虑级间耦合和不考虑级间耦合情况下,各级定子绕组电流、动子加速力和速度、电机能效率之间的区别。对比结果表明,级间耦合效应有利于电机的运行性能。最后,对这两种情况下样机实验,测得各级中动子的速度,并与仿真结果对比,两者吻合较好。

高速多级圆筒型直线感应电机基础理论研究

针对目前直线感应电机推力小,速度低的问题,提出一种高速多级圆筒型直线感应电机,其具有动子质量轻,推力大,加工难度小等优点,特别适于高速发射领域。基于电磁场理论,推导考虑级间耦合的直线感应电机数学模型,用该模型分析电机的动态性能,得到了定子电流、动子速度和加速度等参数变化规律,并进行样机实验,其仿真结果与测量结果进行对比,二者吻合较好。从而为该类电机工程化具体实现提供理论基础。

基于遗传算法的圆筒型直线感应电机优化设计

针对直线感应电动机效率和功率因数低和结构参数对其力能指标影响的严重非线性,应用遗传算法对圆筒型直线感应电动机进行优化设计,把直线电机的力功比和力能指标作为优化的目标函数,结果表明优化设计方法可行。

圆筒型直线感应电机有限元分析

圆筒型直线感应电机由于其特殊的结构较一般电机难以分析。文章采用有限元法对圆筒型直线感应电机的磁场进行分析,求出了电机的起动推力和电机内的磁场分布,并对电机的瞬态起动过程作了仿真分析,为电机的优化设计提供了指导。

单相无刷直流圆筒直线电动机及其起动推力研究

提出了一种单相无刷直流圆筒型直线电动机(SPBLDC-TLM),利用有限元方法对其电磁性能进行了分析。与三相无刷直流圆筒型直线电机对比,SPBLDC-TLM具有推力峰值大、结构简单以及成本低等优点。针对SPBLDC-TLM起动推力为零的问题,提出了斜齿和高低齿两种非对称齿结构,对比分析了两种齿结构不对称度对起动推力以及推力峰值的影响规律,为SPBLDC-TLM的起动性能优化提供了参考。结果表明,斜齿结构不对称度对起动推力影响较小,而高低齿不对称度的增大可以显著增加起动推力。采用有限元法和MATLAB软件,验证了两种非对称齿结构的有效性。

双向交链横向磁通圆筒型直线永磁同步电机的基础研究

提出双向交链横向磁通圆筒型直线永磁同步电机的方案,克服了传统横向磁通永磁电机初级空间利用率不高的缺陷。初级铁心单元加工方便,能够充分利用次级永磁体,提高电机的空载感应电动势。介绍电机的结构并阐述其工作原理,利用磁路法建立了电机的三维等效磁网络模型,获得了空载主磁通和空载反电动势表达式,推导出了电机的推力表达式,通过三维有限元方法计算了电机磁场,研制了一台实验样机,进行了空载感应电动势和静态推力的测试实验。理论分析与实验结果基本吻合,验证了理论分析的有效性。

断路器操动机构用圆筒型直线感应电动机控制系统研究

针对40.5kV真空断路器分合闸运动特性对操动机构的要求,设计了一种新型的电机操动机构,即直线感应电动机(cylinder linear induction motor,C-LIM)机构。断路器在分、合闸过程中对操动机构的动作和时间特性有较高要求,对断路器C-LIM机构运动特性及动力特性进行了分析,并规划分、合闸运动时的理想速度曲线。针对C-LIM特有的边缘效应,在考虑动态纵向边缘效应的基础上建立了矢量控制数学模型。对C-LIM驱动断路器触头运动控制系统进行仿真及样机的实验验证。结果表明,该直线电机直接驱动断路器的操动轴、驱动器动态性能好,振动较小,满足断路器分合闸运动特性要求,为断路器智能控制奠定了基础。

海浪发电用Halbach磁体结构圆筒型直线发电机性能分析

近几年提出了多种对波浪能进行开发的方案,大多都是在波浪能和发电机之间加入转化装置,这样效率低,成本较高。该文提出了Halbach磁体结构的圆筒型直线发电机可以将波浪能直接转化为电能。详细阐述了该发电机的结构和工作原理,并且基于Maxwell 2D对于发电机进行仿真,得到了磁场分布图、空载和负载电压的波形,仿真结果可以指导Halbach磁体结构的圆筒型直线发电机的理论研究。

双边型长初级直线感应电机电磁推力特性研究

针对电磁弹射及空间实验系统用双边型长初级直线感应电机(double sided long primary linear induction motor,DSLPLIM)的电磁推力特性,首先根据电磁场理论,通过对初级行波电流层和次级电流的微分运算,推导出计及端部效应的直线感应电机气隙磁密的解析表达式,同时,依据洛伦兹力公式,推导出直线感应电机平均电磁推力的解析计算表达式;其次,为削弱端部效应引起的推力波动,采用发卡式全填充绕组以改善直线感应电机气隙磁密分布的正弦性(减小推力波动),同时为提升电机的电磁推力,改进现有次级板开槽结构,实现涡流路径的优化;最后,针对发卡式绕组和次级板开槽2种改进,利用推导的解析计算公式和3D有限元仿真软件,分别计算双边型直线感应电机的气隙磁密分布和电磁推力特性曲线。对比分析表明:发卡式全填充绕组的使用不仅能削弱直线感应电机的推力波动,还能有效提升电磁推力的大小,提高直线感应电机的运行性能;改进次级开槽结构可有效提升电机的电磁推力,增大推力密度。

圆筒型直线电机及其在机床上的应用

介绍了圆筒型直线电机的工作原理、结构与特点,讨论了圆筒型直线电机在冲压机、并联机床以及并联机构坐标测 量机等机床上的应用情况与进展。

圆筒型无铁心永磁直线电机空载磁场解析计算

针对轴向充磁圆筒型无铁心永磁直线电机,提出一种在圆柱坐标系下基于磁荷法的空载磁场解析计算方法.利用该解析法对无铁心直线电机的空载磁场分布进行分析,得出空载磁场的轴向和径向磁场分布表达式,并结合电机结构参数,推导出电机的反电势和推力.之后分别采用该解析法和有限元法计算了某型号圆筒型无铁心永磁直线电机的空载磁场、反电势和推力.最后使用有限元法分析了负载电流对电机磁场的影响.结果表明,所提出的解析计算方法的结果与有限元结果非常接近,验证了该解析法的正确性;负载电流对永磁体表面处的电机磁场分布几乎无影响,体现了该种电机结构的优点.

双向交链横向磁通圆筒型直线永磁同步电机的设计与分析

横向磁通永磁电机的电负荷和磁负荷在结构上互相解耦,具有设计灵活、转矩密度高等特点,适合应用于低速大转矩领域。本文提出了一种双向交链横向磁通圆筒型直线永磁同步电机的方案,它能够充分利用次级永磁体,比传统横向磁通永磁电机具有更高的初级空间利用率。文章介绍了该种电机的结构和原理,并从基本电磁关系出发,通过建立BCTF-TLPMSM的3D有限元分析模型,总结出了一套系统可行的设计方法。研制了一台实验样机,并进行了空载感应电动势和静态推力的测试实验,通过对比实验和仿真结果,验证了理论分析的有效性和电机设计的合理性。