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 。

基于模拟退火算法的无刷直线直流电机恒推力优化

在电磁弹射中,速度的增大会引起推力下降,要进行补偿,以往关于推力补偿的方法因速度过大导致效果较差甚至无法使用。文中建立了数学模型,推导出电流、推力解析式,分析了速度、电压、占空比对推力的影响。提出了对速度划分区间,区间内电压不变,通过提高占空比,区间之间提高电压补偿因速度引起推力下降的方法。介绍了模拟退火算法(SA),并将模拟退火算法用于搜索最优占空比。最后通过仿真,验证了理论分析的正确性及算法的可行性。

无刷直线直流电机非换相期间推力分析

在电磁弹射过程中,抑制推力波动具有很重要的意义,并且要保持推力恒定,而速度对推力具有很大的影响,因此在本文中重点分析速度对推力的影响。首先建立了非换相期间无刷直线直流电机(BLDCLM)的数学模型,对数学模型进行了求解,推导出电流、推力的解析式;详细分析了PWM调制占空比、速度、反电动势系数对推力的影响,其中反电动势系数的分析结果对电机的设计具有重要的参考意义。最后,通过采用直接搜索的方法获得最优的占空比,来补偿增大的速度引起的推力下降。

永磁无刷直线直流电机及其选用

近年来，采用直线电机驱动超精密加工机床定位轴的直线运动方案，由于无中间环节的弹性变形、间隙、磨损和发热等因素带来的运动误差，具有定位精度高、响应速度快、低速性能好等特点，已成为国内外数控机床产品新的技术发展方向。为了正确利用直线电机，本文在扼要介绍永磁无刷直线直流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，并给出了实例。

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。

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。

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。

考虑永磁磁链谐波影响的直线永磁无刷直流电机矢量控制方法

针对直线永磁无刷直流电机(linear permanent magnet brushless DC motor,LPMBDCM)电磁力纹波及齿槽力影响的最小化控制,该文根据推导得到的表示为电流矢量及永磁磁链导数矢量点积形式的电机推力方程,得出了任意反电动势(back-electromotive force,BEMF)波形表面式永磁(surface-mounted permanent magnet,SPM)电机的矢量控制原理:定向控制电流矢量于永磁磁链导数矢量方向,通过控制电流矢量长度可获得最大效率线性推力(或转矩)控制。考虑永磁磁链谐波对永磁磁链导数矢量幅值及相位的影响,通过引入d′q′轴坐标系,提出一种id′=0的非正弦波BEMF SPM电机矢量控制新方法,结合齿槽前馈补偿可以实现非正弦BEMF SPM电机的最小推力纹波最大效率控制。建立了基于有限元的LPMBDCM精确相变量模型,对比脉宽调制(pulse width modulation,PWM)电流控制、id′=0矢量控制的仿真效果,验证了该文方法的有效性。id′=0矢量控制为非正弦波BEMF SPM电机提供了一种高性能控制新方法。

直线无刷直流电动机单神经元P ID控制仿真

研究了一种新型永磁直线无刷直流电动机的精确定位系统。以DSP(TM S320LF 2407)作为核心控制器,光栅作为位置传感器,控制策略采用的改进的单神经元P ID控制算法。通过在A nsoft的S im p lorer6综合仿真平台下进行的系统仿真,验证了控制策略的有效性,为进一步研究奠定了基础。

直线永磁无刷直流电机换相过程解析分析与多目标优化计算

弹射用直线永磁无刷直流电机具有工作电压高、电流大、工作速度动态范围大的特点,在换相过程中易产生换相推力脉动、平均推力下降等问题。针对直线永磁无刷直流电机(LPMBLDCM)的最佳换相控制和电机参数匹配,建立了换相期间、非换相期间电机换相过程数学模型,提出了换相距离的概念并分析了各因素对换相距离的影响。建立电机参数匹配多目标优化模型,利用Matlab和Isight软件进行了建模和求解,改善了系统优化匹配设计,验证了理论分析的正确性。

直线永磁无刷直流电机能量转换效率研究

对于电磁弹射用直线永磁无刷直流电机,可以通过建立电机电参数的匹配关系和实施合适的控制策略达到提升电机输出性能和提高电机能量转换效率的目的。针对动磁式并联磁路结构,对其电磁场模型进行了理论分析;对动态发射过程中的绕组电流和动子加速度变化以及能量转换效率进行了研究。重点分析了电压、电感、负载质量和换相位置对电流、动子速度和能量转换效率的影响。仿真分析表明,电压、电感、负载质量和换相位置均能影响动态发射性能。对于某一固定结构存在最佳的电压、动子质量和换相位置的匹配,根据动子末速度的不同输出需求,实施相应的提前换相控制方法,能够使得其能量转换效率达到最大。

永磁直线无刷直流电机推力波动仿真分析及削弱方法

与解析计算的方法相比,基于有限元法的电磁场数值计算在分析电机性能方面的精度更高。据此,本文引入运动电机的时步有限元法,采用APDL程序设计语言,以ANSYS有限元仿真软件为平台,通过建立不同的物理模型,将对直线电机推力波动影响最为显著的齿槽力和边端力分离开来,分别对其进行仿真分析,并根据仿真结果对改型电机的推力波动进行了优化。

永磁直线无刷直流电机MATLAB仿真

介绍了永磁直线无刷直流电机(LPMBDCM)的工作原理并建立了数学模型,在此基础上分模块建立了仿真模型,将各模块有机整合在一起就形成了LPMBDCM的控制系统仿真模型。这种方法简单直观,要验证不同控制方法或采用不同控制结构修改都很方便。LPMBDCM应用于位置伺服领域,要求在预定位置达到设定的速度值,且在行程之内必须能够安全停止。设计了加速、匀速以及制动段的控制方法,使得电机运行全过程能跟随设定的速度位置曲线。该方法简单易行,仿真结果和实验结果相符,验证了建模和控制方法的有效性,为实际控制系统的设计奠定了基础。

新型电磁弹射器的动态性能仿真

电磁弹射器的作用是在短距离内发射大质量载荷,该技术的一个关键问题是大推力的直线电机设计。提出了一种基于动磁型永磁无刷直线直流电机的弹射器设计方案,结合理论分析与有限元仿真对电机参数进行了优化设计。通过二维有限元瞬态分析对电机的动态性能进行了仿真,分析了不同的安匝数和永磁磁极数对推力大小及其波动的影响,得出了增加电机推力的可行方案。恒流源和非恒流源两种供电方式下的仿真结果显示,电机平均推力大、推力波动小,且电机性能受电源影响小。

不同负载条件下电磁弹射系统恒推力优化

电磁弹射器在弹射不同质量的负载时,控制策略需要进行调整,尽可能保证效率高、推力波动小。分析了在不同负载、末速度下所需推力,建立了无刷直线直流电机数学模型,分析了速度、电压和占空比对推力的影响。提出了采用调节电压、占空比对速度引起的推力下降进行补偿和电压占空比的大小采用直接搜索的方法获得,相比解析方法,计算量小、计算过程简单。最后通过仿真,验证了分析的正确性和算法的可行性。

磁悬浮轨道交通演示模型的研制

详细介绍了自行开发的磁悬浮轨道交通演示模型,该模型以永磁技术为支撑,直线无刷直流电动机提供动力,自控式逆变器保证直线无刷直流电动机输入电流的频率与电动机运行速度始终保持同步,并用MC33033开环控制电路实现对直线无刷直流电机的控制.该模型运行效果较好,起到了较好的教学演示作用.