横向磁场直线开关磁阻电机的数学建模

为了建立横向磁场直线开关磁阻电机(transverse flux linear switched reluctance motors,TFLSRM)的解析数学模型,首先分析TFLSRM的结构和磁路特点,建立TFLSRM的磁路等效模型,采用直线磁路和变椭圆系数的椭圆形磁路分割法推导等效磁路的气隙磁导解析式,确定以磁导表示的绕组电感和磁链,建立了推力和法向力的数学模型。有限元分析结果验证了所建数学模型的正确性,利用该模型分析了改变次级极宽和气隙长度对电机推力和法向力的影响,半实物仿真实验结果验证了所建模型的有效性。

横向磁场直线开关磁阻电机及其控制系统(英文)

研究了基于横向磁场直线开关磁阻电机(transverse flux linear switched reluctance motor,TFLSRM)、全数字控制器与新型位置传感器的直线电机驱动系统,建立了TFLSRM数学模型。新型位置传感器利用了TFLSRM次极边极形,无需在次极安装任何元件,改善了系统可靠性。为改善系统性能,在电流环进行了从牵引力到平均电流的非线性转换,在速度环采用离散时间趋近率控制。基于DSP设计了控制器,测试了新型位置传感器与所提驱动系统的动、静态性能。实验结果验证了新型位置传感器与TFLSRM驱动系统的优良性能。

基于DSP的横向磁场直线开关磁阻电机驱动系统

基于TMS320LF2407A,设计了横向磁场直线开关磁阻电机控制器,充分利用了DSP接口资源丰富、运算速度快等优点,结合直线开关磁阻电机的运行需求,采用直线电机位置检测实现其自动往返运动。试验结果验证了设计目标,直线电机在二次侧轨道上自动往复运动,能有效实现四象限运行。

基于一种新型位置传感器的横向磁场直线开关磁阻电机驱动系统

提出了一种应用于横向磁场直线开关磁阻电机驱动系统的直接位置传感技术。结合直线开关磁阻电机的运行需求,采用直线电机位置检测实现其自动往返运动。实验结果验证了设计目标,直线电机在次级轨道上自动往复运动,能有效实现四象限运行。

横向磁场直线开关磁阻电机换相位置的间接检测方法

针对横向磁场直线开关磁阻电机(TFLSRM)的结构,利用各相绕组磁链在磁极中随位置不同而产生的差异,提出了一种TFLSRM换相位置间接检测方法。该方法只需在初级边附加一套具有独立磁路的三相检测绕组,即可获得各相换相位置参考点,并能克服电机启动前各检测绕组磁链恒定不变而无法确定上升区与下降区的不足。结果表明,所提方法可方便地实现对TFLSRM换相位置的检测。

直线旋转开关磁阻电机的轴向速度控制与快速轴向定位

目前直线旋转开关磁阻电机(Linear-rotary switched reluctance motor,LRSRM)只可实现轴向定位控制,两自由度运动方式较为单一。为提高LRSRM轴向控制性能,本文提出了一种轴向速度控制方法,通过线性位置/速度观测器协调控制转子的轴向位移和轴向速度,由转矩与轴向力的数学模型解算出转矩及轴向力绕组的给定电流,再将其分配到对应的绕组导通区间,分别进行电流滞环控制。该方法可以有效调节转子在旋转过程中的轴向定位速度。仿真和实验验证了所提方法的控制效果。

面向波浪发电优化控制的开关磁阻发电机四象限推力分配策略

直线开关磁阻发电机(LSRG)由于其成本低、可靠性高,十分适合直驱式波浪发电的应用场合。为了提升波浪能的捕获效率,波浪发电装置需要采取优化控制策略来主动地改变浮体-波浪间的相互作用,此类策略要求电机在全部四个象限下具备推力指令跟踪的功能。然而,现有的波浪发电LSRG往往工作在固定开通-关断角的模式下,无法满足这一要求。为此,该文提出一种基于优化推力分配函数的LSRG控制方案,以使电机在四象限下以最小的推力波动实现推力指令跟踪。提出考虑直流电压受限这一约束条件的优化推力分配函数,并进一步讨论其在四象限下的实现方案。搭建LSRG-永磁同步电机对拖实验平台以模拟实际波浪发电工况,在恒定速度、阻尼控制和谐振控制的运行条件下,验证了所提出控制方案的有效性。

横向磁场开关磁阻电机永磁屏蔽技术研究

首先阐述了横向磁场开关磁阻电机转矩提升原理,着重分析了漏磁通产生原因以及对电机性能产生的影响,在此基础上研究了一种具有双边永磁屏蔽外转子低速横向磁场开关磁阻电机,介绍了样机的结构特点,并采用三维等效磁网络法对样机进行了磁场计算,研究表明利用装设在定、转子极间的永磁体能有效屏蔽漏磁通,增加磁通变化率,提高输出转矩。样机的计算结果和试验结果基本吻合。

横向磁场电励磁磁通切换磁悬浮直线电机温度场有限元分析

研究用于轨道交通的横向磁场电励磁磁通切换磁悬浮直线电机特殊结构下的温升问题,设计冷却系统以保证电机正常运行。分析电机的结构和运行原理,建立了三维稳态温度场数学模型,并推导出边界条件方程。考虑电机各部分热交换的情况,确定各材料的导热系数以及电机不同部分的对流换热系数。通过有限元方法计算出电机的铜损耗与铁损耗,并求出相应的生成热。利用三维有限元法对电机不同工况下的温度场进行计算,得到了电机铁心、电枢、励磁绕组的温度场分布情况。最后,设计冷却系统,比较自然风冷和强制水冷的温度分布,证明该冷却系统装置的可行性和合理性。

一种提高横向磁场开关磁阻电机输出转矩的新方法

研究了一种新型具有永磁屏蔽的横向磁场开关磁阻电机.该电机利用装设在定、转子极间的永磁体,有效地屏蔽了极间漏磁通,提高了输出转矩.该文利用i-ψ特性曲线从磁能角度进行了转矩提升理论分析,并对样机进行了三维磁场计算.样机的静态转矩对比试验表明,在相同额定电流下永磁屏蔽样机的静态平均转矩提高近一倍.

影响横向磁场开关磁阻电机性能的主要因素研究

对有屏蔽和无屏蔽的两台TFSRM样机的气隙磁场,应用三维等效磁网络法进行了分析,结果表明:通过永久磁钢屏蔽漏磁通可以提高TFSRM的转矩;研究了样机的主要尺寸对TFSRM转矩的影响,并对TFSRM的主要参数进行了优化。

高转矩密度横向磁场开关磁阻电机的设计

基于对横向磁场电机结构特点与工作原理分析的基础上,提出了一种适用于低速、直驱领域的模块结构横向磁场开关磁阻电机设计及主要位置磁化曲线的解析计算方法。样机试验结果表明,参数计算方法具有较好的精度,电机转矩密度和运行效率均高于同体积异步电机。

圆筒型横向磁通直线开关磁阻电机的损耗分析

现代工业中,随着对生产工艺、能源以及用电环境等方面要求的不断提高,人们不断探索新的理论,设计新型的设备。在动力传动过程中,大多数生产过程都要求精密的直线运动,直线电机发展显得尤为重要。圆筒型横向磁通直线开关磁阻电机的结构简单、性能稳定,所以具有现实研究意义。主要设计了一个圆筒型横向磁通直线开关磁阻电机,通过对比分析和相关计算,改变电机的结构参数设置,得到一个结构比较完善的圆筒型横向磁通直线开关磁阻电机,通过JMAG有限元分析仿真对电机的推力波形分析来对电机本体进行优化,有效改善电机本体输出推力的均值,最终得到一个完善的圆筒型横向磁通直线开关磁阻电机模型,最后仿真分析得到该电机的损耗。

径向和横向磁场直线开关磁阻电动机的比较分析

结合两种不同结构型式的直线开关磁阻电动机,分析了它们的结构特点和工作原理。利用ANSYS有限元软件对两种不同结构的电机进行了瞬态和静态电磁场数值计算和仿真,得到了它们的性能曲线,在此基础上对其性能进行了分析比较,得出了相关结论,为两种结构型式的直线开关磁阻电动机的工程应用提供了理论依据和技术支撑。

横向磁场磁通反向直线电机的设计与分析

提出一种横向磁场磁通反向结构的直线电机。相对于传统横向磁场直线电机,该电机具有紧凑结构,提高了电机内部的空间利用率。同时,采用将永磁体置于电机初级齿上的结构,次级仅由铁心组成,使得次级加工安装更加方便,对于长行程应用场合还能大幅降低系统成本。首先,文中阐述了该电机的基本结构和运行原理;其次,通过采用将永磁体等效为磁化电流,次级铁心调制电枢磁场的方法推导了电机的电磁推力及电磁推力密度的表达式;然后,通过三维有限元法对电机的几何结构尺寸进行了优化;最后,研制了一台样机,测得了样机的反电势与静推力。理论分析与实验所得结果吻合,验证了理论分析的正确性。

基于改进磁场分割法的开关磁阻电机径向力波抑制能力解析计算

电磁振动的抑制是开关磁阻电机研究的热点问题之一。因此提出了一种基于抛物线弧改进的磁场分割法,用于复杂定子、转子形状的开关磁阻电机气隙磁导计算。基于改进磁场分割法,提出了一种开关磁阻电机径向力波抑制百分比的解析计算方法,通过转子形状改变带来的气隙磁导的变化,以比值方式计算了径向力波的抑制程度,可以为基于改变定子、转子形状的振动抑制设计提供依据。以转子两侧开槽的开关磁阻电机为例,分别使用基于抛物线弧和椭圆弧的磁场分割法计算了绕组电感和径向力波抑制百分比,并与有限元分析和样机试验结果进行对比验证,结果表明改进的磁场分割法和径向力波抑制百分比计算方法是正确、有效的。

初级横向偏移时直线感应电机磁场与推力的有限元分析

由于振动以及弯道等原因,直线感应电机初级和次级经常处于横向偏移状态。考虑在此种工况下,电机拓扑结构和电气结构两个方面均为不对称情况,使用3-D有限元法,分析了直线感应电机的磁场以及推力的变化。首先,给出了直线感应电机的数值计算方法和边界条件,并建立了完整3-D模型来考虑纵/横向边缘效应、初级绕组端部与次级伸出缘等参数。其次,在此3-D模型基础上,计算了不同偏移量时纵/横向的磁场分布,以及讨论了半添槽对直线感应电机出力的影响,提出了纵向和横向磁场的畸变系数,用于量化不对称的程度。最后,计算了推力在对中和横向偏移情况下的变化,并分析了该变化对实际行车中牵引力和控制系统的影响。

相邻交叉耦合直线开关磁阻电机位置同步控制

多直线开关磁阻电机同步控制系统在工业生产中具有十分重要的应用价值,但目前对此问题的相关研究还较少。针对多台直线开关磁阻电机的位置精确同步控制问题,基于相邻交叉耦合运动控制策略,结合各电机位置误差与位置同步误差构造新的误差状态变量,采用系统辨识法获得电机模型参数,提出多台直线开关磁阻电机位置同步控制算法。对三台直线开关磁阻电机构成的运动控制系统进行的仿真和实验研究结果表明,该算法在保证电机精确跟踪输入信号的同时取得良好同步控制效果,验证了文中方法的有效性。

一种往复开关磁阻直线电机的设计与控制

以往复活塞式压缩机为应用背景,提出了一种具有简单结构及单方向力驱动的往复式开关磁阻直线电机,并基于有限元方法进行了电机的参数化设计。针对开关磁阻电机的非线性电磁力及磁链特性,基于三维有限元方法分析了电机的位置/电流/电磁力和位置/电流/磁链特性。针对此单方向力驱动的电机提出了一种综合控制策略,其由"推秋千"控制器、PI电流控制器、行程控制器及平衡位置控制器组成。"推秋千"控制器控制电机电流的导通时刻,以保证电机动子在其机械谐振频率上运行,PI电流控制器通过脉宽调制开关功放控制电机电流,行程控制器及平衡位置控制器分别控制行程和平衡位置。在有限元分析和参数测试的基础上,在Matlab/Simulink环境中建立了电机、压缩机及控制系统的仿真模型,并以此分析了给定行程下,控制系统控制直线电机驱动压缩机的动态性能。最后进行了实验测试,并与仿真结果进行了比较,结果相一致,验证了所设计的电机及所提出的控制策略的可行性和有效性,其中的"推秋千"控制器能够使电机动子在其谐振频率上运行。

直线开关磁阻电机的波浪发电系统建模

针对传统直线开关磁阻电机功率密度低,作为波浪能转换装置难以广泛应用的问题,设计一种采用高功率密度的互感耦合直线开关磁阻电机的波浪能转换装置。根据互感耦合直线开关磁阻电机的结构特点及运行原理,建立以互感耦合直线开关磁阻电机为波浪能转换装置的波浪发电系统仿真模型,并对电机典型位置时刻的磁场进行分析。采用电压外环PI调节加电流内环斩波调节的双闭环控制策略对互感耦合直线开关磁阻电机波浪发电系统进行仿真分析。系统仿真结果表明:以互感耦合直线开关磁阻电机作为波浪能转换装置,能够达到波浪发电的目的。