双转式永磁无刷直流电动机的建模与仿真

介绍了永磁无刷直流电动机数学模型,详细研究了如何建立双转式永磁无刷电动机的仿真模型,并对模型的正确性作了测试。

双转式永磁无刷直流电动机的建模与仿真

双转式永磁无刷直流电动机(dual-rotor PMBLDCM)在舰船等对转推进系统中有着广泛的应用前景。本文建立双转式永磁无刷直流电动机的仿真模型,详细阐述了仿真模型中主要模块的处理,测试了模型的正确性。针对双转式永磁无刷直流电动机重要组成部分的位置传感器,研究了两种实用的技术方案,并给出仿真模型的具体处理和仿真结果。

基于磁极不对称角度优化的内置式永磁无刷直流电动机齿槽转矩削弱方法

齿槽转矩削弱是永磁电机研究的重点和难点之一。本文基于能量法和傅立叶分解的解析分析法,给出了磁极不对称时内置式永磁无刷直流电动机的齿槽转矩解析表达式,据此研究了磁极不对称对齿槽转矩的影响,在此基础上,提出了使齿槽转矩最小的磁极不对称角度的解析确定方法。由于解析法采用了一些假设,忽略了饱和、漏磁等影响,所得到的磁极不对称角度不是最佳值。为使齿槽转矩最小,将全局优化方法、解析法和有限元相结合,把寻优可行域缩小在解析解附近以减小求解时间,利用全局优化算法和有限元进行优化,以获得磁极不对称角度最优解。本文对每极槽数为整数和分数的两台无刷直流电动机分别进行了解析分析和优化,结果表明,该文的优化方法可显著削弱齿槽转矩。

车用轮毂式永磁无刷直流电动机的设计

对轮毂式永磁无刷直流电机的拓扑结构和运行原理进行了研究,给出了一种分数槽电机选取极数和槽数配合减小自定位转矩的一般方法;为进一步提高电机内部空间利用率和电机效率,提出了一种双层短距的绕组连接方式。其次,对二维场路耦合时步有限元法理论进行了阐述,并使用该方法对样机进行了分析,给出了计算仿真结果。最后,通过试验验证了对样机的设计和分析。

环驱式集成电机推进器用永磁无刷直流电动机设计与分析

开展集成电机推进器技术研究,对水下航行器性能的提高及相关领域研究的进步具有非同寻常的意义。为了提高环驱式集成电机推进器性能,对环驱式集成电机推进器用永磁无刷直流电动机的结构及设计方法进行了研究。利用解析方法计算永磁无刷直流电动机气隙磁场分布,使用等效磁路法的相关结论获取电机电磁参数,给出定转子参数、电气参数以及电机损耗的确定方法,并对所设计的电机利用电机电磁场有限元分析软件Mag Net进行了磁场分析计算,给出电机空载磁场分布、额定运行时反电势波形、电机负载电压波形及电机负载转矩波形,验证了设计的结果满足集成电机推进器的设计要求。

PWM调制方式对永磁无刷直流电动机换相转矩影响的分析

介绍一种用于人工心脏的轴流式血泵永磁无刷直流电动机换相转矩脉动变化过程。根据影响电动机换相转矩脉动的因素,给出了一种减小电动机转矩脉动的解决方案,以使电动机运行更加平稳。通过实验波形证实本结论分析正确,可以为电动机减小转矩脉动作参考。

永磁式无刷直流电动机调速性能分析与优化

介绍了ＰＷＭ电压型逆变器供电的无刷直流电动机方案，永磁式同步电动机的基本方程；ＰＷＭ电压型逆变器输出电压公式；无刷直流电动机的电流和转矩；电动机的机械特性和效率特性；用单片机实现的无刷直流电动机特性的优化控制。

永磁式直线无刷直流电动机在数控机床上精控定位的设计

介绍了永磁式直线无刷直流电动机的原理与特点,并设计了它在数控机床上精控定位的框图,然后采用PMAC克服电机不足,来实现数控机床工作台的精控定位。

计及绕组电感的永磁无刷直流电动机电路模型及其分析

从基本的磁链方程入手深入分析两相导通三相六状态星形方波永磁无刷直流电机运行模式,给出了其相电流的解析表达式,建立了计及绕组电感的永磁无刷直流电机稳态电路模型。相电流的理论波形与实测波形非常一致。从理论上解决了方波永磁无刷直流电机中电枢电阻大于绕组直流电阻,转矩系数大于电势系数和机械特性非线性等问题,并揭示了它们之间的数量关系。

高速储能飞轮用无铁心永磁无刷直流电动机的分析与设计

采用电磁场的数值计算方法,对比分析了常规磁体结构和HALBACH磁体结构的外转子无定子铁心永磁无刷直流电机,重点分析了磁体厚度变化对两种磁体结构电机气隙磁通密度、磁通及转子轭部磁通的影响,认为HALBACH磁体结构特别适于外转子高速飞轮用无铁心电机。提出HALBACH磁体结构电机的场路结合设计计算方法,并通过一25Nms角动量(30000r/min额定转速)的高速外转子飞轮用无铁心永磁无刷直流电动机进行了试验验证。

永磁无刷直流电动机转矩脉动及其抑制方法

依据永磁无刷直流电动机的数学模型及其转矩特性 ,分析了转矩脉动产生的多种原因 。

永磁无刷直流电动机反电动势及定位力矩的计算与仿真

以一台八极方波永磁无刷直流电动机为例,建立了给定电机的求解域和假设条件下的有限元方程,采用有限元法计算了电机的瞬态电磁场和稳态电磁场,给出了反电动势和定位力矩的计算方法.在此基础上,仿真了空载和负载下的电机反电动势,并且对不同磁钢尺寸下的定位力矩进行了分析计算.计算表明,受电枢反应和换向电感的影响,反电动势有较大波动,定位力矩的大小同磁化方向长度和极弧系数成正比关系.

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.

凸极式永磁无刷直流电机无位置传感型瞬时转矩观测

电磁转矩的准确观测是实现永磁无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)直接转矩控制(direct torquecontrol,DTC)的关键。另外,有些BLDCM还具有一定的凸极现象,增加了电磁转矩观测的难度。为此,该文针对凸极式BLDCM-DTC驱动提出一种无位置传感器型电磁转矩观测器。该观测器利用BLDCM定子电流状态方程构建一个转子反电动势自适应的定子电流观测器,利用自适应机制推导出转子反电动势辨识值;根据辨识的转子反电动势,采用锁相环输出平稳的转子位置角观测值;基于该观测角,计算出电磁转矩,实现凸极式BLDCM-DTC系统平稳运行。实验结果表明,所提观测器观测的电磁转矩与实际值非常接近;无位置传感器DTC系统动态响应迅速,稳态运行平稳,最低运行转速可达33 r/min。

基于DSP永磁无刷直流电动机位置伺服系统

提出了一种基于数字信号处理 (DSP)无刷直流电动机位置伺服系统 ,该系统充分利用了DSP周边端口丰富 ,运算速度快的特点 ,使系统硬件结构简单。实验表明 ,系统具有良好的定位性能。

姿控飞轮用永磁无刷直流电动机电磁设计与分析

小卫星姿控飞轮用永磁无刷直流电动机具有大的有效气隙、大径长比的特点。采用场路结合方法对姿控飞轮用外转子永磁无刷直流电动机进行电磁设计,给出一种气隙磁通密度的计算方法,最大误差6.5%。分析充磁极数对小卫星姿控飞轮性能影响,电机极数应选择6~10极。提出在满足输出力矩和电磁效率前提下确定电机径长比极值及主要尺寸计算方法,并通过一台最高转速6 000 r/min,角动量5 N.m.s的飞轮样机进行试验验证,姿控飞轮满足性能要求,证明了设计方法的正确性。

稀土永磁无刷直流电动机绕组嵌放对磁势的影响

应用于航空航天领域的稀土永磁无刷直流电动机采用多重电枢绕组技术以提高可靠性。采用隔槽嵌放的双绕组电机系统成本高,结构复杂。该文给出双绕组的一种同槽嵌放方式,对双绕组稀土永磁无刷直流电动机在单绕组工作和双绕组工作时,同槽和隔槽嵌放方式的磁势进行了理论分析,结果表明,在磁路饱和的情况下,单绕组工作时同槽嵌放电枢磁势的去磁作用小,而双绕组工作时,隔槽嵌放的电枢磁势去磁作用小;同槽嵌放更适用于冷备份余度模式,隔槽嵌放则宜于热备份余度模式。对电枢磁场、空载磁场、负载磁场和机械特性进行了有限元仿真计算,并对隔槽嵌放样机的机械特性进行了测试,仿真和测试结果验证了理论分析的正确性。

多相永磁无刷直流电动机系统设计与协调控制

为满足低压大功率传动系统的应用需求,提出了一种多相永磁无刷直流电动机系统设计方案。分析了系统各个组成部分的设计特点和功率主电路换相工作原理。系统包含多个功能单元,相辅相成,为此采用CAN总线技术解决各功能单元之间的通信和协调控制问题,并根据控制系统结构和CAN总线的技术特点,探讨了提高数据通信可靠性的方法。利用Matlab/Simulink对功率主电路的工作原理,特别是强迫换相所引起的电流和转矩波动等问题进行了深入的仿真分析,并借助仿真进行了系统性能预估和主电路的参数选择,在此基础上完成了实验样机的研制。仿真和样机实验结果表明,该系统设计方案可行,所设计的多相永磁无刷直流电动机系统可为低压大功率传动系统设计提供参考。

基于分数槽的人工心脏用永磁无刷直流电动机设计

基于人工心脏用电机的可植入性强、高血液相容性的特殊要求,提出了一种新型的应用于人工心脏的无轴承永磁无刷直流电动机的设计方案。利用图示法和公式法分析了分数槽绕组降低永磁电机齿槽转矩的机理,在先前研制的12/4整数槽电机的基础上,采用6/4分数槽绕组结构进一步降低齿槽转矩,应用Ansoft有限元软件进行两种电机模型的电磁场性能对比分析,仿真结果表明,新设计的6/4分数槽绕组电机,齿槽转矩脉动降为原先电机的10.0%,反电动势平顶宽度增加30.0%。基于人体血液循环系统的水力模拟实验表明,在额定转速下分数槽电机效率提高11.3%,进出口平均压差增大12.9%。

复合转子永磁无刷直流电动机弱磁特性研究

由于永磁无刷直流电动机(BLDCM)在通电方式、磁场特性上与永磁同步电动机(PMSM)有较大改变,其弱磁规律较PMSM有很大变化,而复合转子磁阻段对弱磁性能的影响也有较大改变,传统BLDCM弱磁模型不足以精确描述BLDCM弱磁规律。本文通过建立场路结合的状态空间模型将磁场与通电模式相结合,准确模拟了最小分析区间内转子每个位置的磁状态;以磁链空间位置函数的差分替代其微分,实现转子旋转过程中电枢反应的准静态场有限元分析,从而较真实反映了BLDCM内在弱磁的物理过程。样机实验与仿真结果的吻合表明了这种研究方法的可行性。在此基础上,对比研究了PMSM与BLDCM在弱磁规律上的异同点,获得了一系列有意义的结论。