等效热网络法在永磁伺服电动机温度场研究中的应用

永磁伺服电动机是近年来发展较快的一种高效电机,具有高效节能、体积小、应用场合广泛的特点。针对一台10 k W永磁伺服电动机进行了研究,建立了热网络模型,计算得到各个节点间热阻;在电机额定运行工况下利用热平衡原理建立了热网络关键节点平衡方程组,对永磁伺服电动机内部主要位置的温升进行解析计算,获得了试验样机的温度场分布;结合有限元分析方法,分析了机壳散热面积的变化对电机内部温度场的影响,得到了机壳散热面积对电机内部温度分布的影响机理;最后通过上述分析,比较了热网络法与有限元法的优缺点,并结合相关实验,证明了热网络法在永磁电机温度场计算中快速、准确的优点,为永磁伺服电动机温度场方面的研究提供了一种快速有效的方法。

交流永磁伺服系统技术讲座 第五讲 交流永磁伺服电动机(二)

三三相永磁同步电动机的数学模型(1)电压方程PMSM的定子和普通电励磁三相同步电动机的定了是相似的。如果永磁体产生的感应电动势(反电动势)与励磁线圈产生的感应电动势一样,也是正弦的,那么PMSM的数学模型就与电励磁同步机基本相同。在推导中,做了如下假设:

Halbach永磁伺服电动机气隙磁场优化研究

构造了一个目标函数,按"望小"原则反映气隙磁场畸变率的大小。对Halbach永磁伺服电动机气隙磁场影响较大的五个参数分别采用田口(Taguchi)法、模式搜索(PS)法、遗传算法(GA)进行优化,仿真结果对比分析得出了三种优化方法的优劣。在该基础上提出了两种新型混合优化方法,即田口-PS和GA-PS混合优化,对比研究了五种优化方法,突显了新型优化的优越性和可行性。

集成永磁伺服电动机电磁热耦合模型设计与分析

集成永磁伺服电动机是电机、驱动器、控制器和编码器的组合体,具有体积小、布线简单、抗干扰能力强等优点,但是其高功率密度造成了电机较高的温升。针对该问题,首先介绍了集成永磁伺服电动机的结构组成;然后基于有限元法建立了集成永磁伺服电动机的电磁热耦合模型;分析了电机本体的损耗密度,包括电机铁损、绕组铜损和驱动电路损耗;确定了电机的热边界条件并采取了非线性处理,主要包括自然对流和气隙对流;最后,进行了仿真和实验。通过数据对比可知,仿真温度与实测温度的误差在允许范围内,表明所建立的电磁热耦合模型和热传导分析方法是可行的、有效的,能够较好地预测电机的温升。

交流永磁伺服电动机永磁体对齿槽转矩影响的应用研究

交流永磁伺服电动机具有高效率、高控制精度和高转矩密度的优点,在工业机械手上得到了广泛应用。因其固有特点,存在齿槽转矩,影响电机的低速性能和高精度定位,故对电机齿槽转矩进行电磁设计及优化。基于Ansys\Maxwell软件的有限元仿真,提出了一种适用性强的方法,通过调整电机永磁体结构,对齿槽转矩进行优化,结合实际产品测试对比,验证了该方法的有效性。

基于改进型降阶观测器的永磁直驱伺服电动机转矩扰动抑制策略

由于永磁直驱电机的直驱特性,电机转速平稳性受转矩扰动影响大,低速运行时受齿槽转矩影响,电机转速波动剧烈。该文分析传统比例积分速度控制方法无法兼顾跟踪性能和抗扰性能的缺点。为此引入传统降阶状态观测器,对转矩扰动进行估计和前馈补偿;分析系统扰动转矩到真实转矩之间传递函数的伯德图及锯齿波响应,根据零极点对消原则对传递函数进行期望设计,引入微分环节对传统降阶观测器进行改进,给出改进观测器的锯齿波响应并证明其补偿响应速度的提升,提出基于引入微分模块的降阶观测器前馈补偿方法。搭建永磁直驱伺服电动机扰动抑制实验平台,通过仿真和实验验证改进的降阶观测器对补偿谐振的抑制具有良好性能,且抗扰动能力更强,实现较大扰动低速下的稳定运行。

磁极错位削弱永磁直线伺服电动机齿槽法向力波动方法

单边平板式永磁直线伺服电动机(PMLSM)在运行过程中动、定子之间存在较大的法向力波动,法向力波动引起的摩擦力摄动和机床振动极大地影响了机床的加工精度,齿槽效应是引起永磁直线伺服电动机法向力波动的一个重要原因。为此,采用麦克斯韦张量法推导了动子边齿无限长无端部效应的PMLSM法向电磁力的解析表达式,揭示齿槽效应引起的法向力波动的规律。通过对傅里叶分解系数的分析,得出齿槽效应产生的法向力波动的主要谐波次数,提出永磁磁极三段错位法以削弱其引起的主要谐波法向力波动,消除传统的斜极、移相优化方法产生的电动机横向俯仰运动。最后以齿槽法向力波动较为明显的12槽8极PMLSM为例,采用有限元仿真和实验验证,结果证明该方法不仅能够削弱齿槽效应产生的法向力波动,还能在推力基本保持不变的情况下,有效地削弱推力波动。

基于反馈线性化的交流直线永磁同步伺服电动机速度跟踪控制

根据三相交流直线永磁同步伺服电动机的非线性动态数学模型 ,采用状态反馈线性化的方法 ,建立三相交流直线永磁同步电动机闭环系统动态的输入 -输出数学模型。通过该线性化模型设计速度跟踪控制律 ,在保证整个闭环系统稳定的情况下 ,提高速度跟踪的快速性和精确性。最后 ,通过MATLAB 5 3进行计算机仿真实验研究 ,结果表明线性化后的系统模型是简单适用的 。

直线永磁同步伺服电动机的H^∞鲁棒自适应控制

将H∞ 鲁棒控制律与鲁棒参数估计器相结合 ,所形成的自适应控制器首次用于对以直线永磁同步伺服电动机 (LPSM)为被控对象的伺服系统控制当中。所提出的控制方案 ,在同时存在参数不确定性、未建模动态和有界扰动时 ,可以保证系统的全局稳定性 ,并且具有很好的抗扰性能 ,这正适合对具有多种不确定性的被控制对象LPSM进行精密控制的要求 ,具有极强的针对性。仿真结果表明所提出的方案具有强鲁棒性 ,其控制效果很好。

矢量控制永磁同步交流伺服电动机初始磁极位置搜索方法

在电机启动时,通过连续控制电机的定子磁场的幅值和方向,使交流永磁同步电机转子在一定的小范围内摆动。通过预装的霍尔位置传感器和增量式编码器的输出信号,DSP采用粗精两级磁极搜索方法,获得转子磁极的精确位置,并缩短了搜索过程。文章研究了详细的磁极摆动搜索方法,并给出一种实用的计算方法。通过试验与仿真对该方法进行了研究,在文中给出了实验结果。

基于Ansoft的永磁交流伺服电动机转矩波动分析

永磁交流伺服电动机的转矩波动直接影响系统的控制精度,是最为关注的伺服性能指标之一。本文基于Ansoft公司的Maxswell2D的仿真环境,建立了永磁交流伺服电动机的系统仿真模型。在所建立的模型基础上,对电机参数的改变对转矩波动的影响进行了仿真研究,仿真结果与实验结果基本一致,为电机的优化设计提供了依据。

一种高性能永磁同步伺服电动机绕组串并联换接方法及其仿真研究

为了扩展永磁同步伺服电动机运行速度的范围,提出了一种绕组串并联换接方法,详细介绍了该方法的实现,并对该方法进行了静动态仿真。仿真结果表明,绕组串并联换接可以在兼顾电动机低速与高速性能的前提下,大幅度扩展了永磁同步伺服电动机的运行速度范围,较好地解决了同一台电动机既要求低速大转矩,又要求高速大功率这一矛盾。

永磁同步伺服电动机的矢量控制

叙述了交流永磁同步伺服电动机的基本原理 ,并给出电流、电压的基本方程式。运用坐标变换 (二到三和三到二 ) ,分析电流、磁通和转矩的关系 ,说明在矢量控制中 ,应该遵循的原则。最后 ,以光学编码器作位置传感器为例 。

基于永磁同步交流伺服电动机的转矩控制系统研究

介绍了一种基于永磁同步伺服电动机(PMSM)的转矩控制系统,该系统由转矩控制电路和泵升电压逆变回馈电路两部分构成,详细讨论了这种复合结构的工作原理和控制方法,并阐述了相应的矢量解耦控制策略。最后,给出了实际运行的实验结果数据,可以满足恒定转矩控制的要求。

槽口宽度和磁极偏心对伺服电动机齿槽转矩的影响

伺服电动机的转矩脉动会影响机器人的定位精度,而齿槽转矩是转矩脉动的重要组成部分。以一台集中式绕组表贴式磁钢的永磁伺服电动机为例,采用傅里叶分解计算了齿槽转矩的解析式,同时利用有限元方法研究了改变定子槽口宽度和转子磁极偏心对削弱齿槽转矩的影响,根据计算结果对比分析了不同槽口宽度取值和不同磁极偏心取值对应的电机齿槽转矩峰峰值的变化规律。

螺杆泵永磁交流伺服电动机温升计算及分析

以一台31kW油田用螺杆泵永磁交流伺服电动机为例,运用理论与实验相结合的方法,得出电机各部分损耗。利用有限元方法,在确定热源和边界条件下,对电机稳态温度场进行了计算,提出了三维温度场计算端部散热处理的新方法。同时,建立了等效热网络方法的数学模型,列出各节点的热平衡方程,计算出各节点的温度值。并将两种方法的计算结果与实测数据相对比,验证了该方法的准确性,为永磁交流伺服电动机的温度场计算提供了参考依据。

永磁交流伺服电动机转矩波动分析

永磁交流伺服电动机的转矩波直接影响系统的控制精度,是最为关注的伺服性能指标之一。重点分析了因电磁原因引起的转矩波动及其对电机性能的影响,提出了减小转矩波动的措施。论文有较好的实际应用价值。

永磁交流伺服电动机的参数分析

从永磁交流伺服电动机的基本结构出发,通过数学模型的建立和运用坐标变换,对方波和正弦波电流驱动两类永磁伺服电动机的参数及其相互关系进行了分析和阐述,并提出了新的实用的测试方法。

永磁同步伺服电动机绕组电感测量方法

通过对永磁同步伺服电动机绕组电感特性的分析及与常规检测方法的对比,提出一种绕组电感的测量方法,试验验证了方法的可行性及在电机检测中的作用。