面贴式永磁同步电动机的弱磁特性优化

针对面贴式永磁同步电动机的特点,选择电机的槽型参数H_(s2),B_(s0)和永磁体厚度hm以及极弧系数α_p这4个参数作为初选变量,对电动机的性能进行优化,使得电动机在获得较大弱磁扩速倍数的同时又具有较高的效率。优化过程中首先采用田口参数优化方法对电机进行多目标优化设计,分析参数变化时电机性能指标的变化趋势,其次对于影响趋势显著的变量进一步采用响应曲面方法,设计以弱磁扩速倍数、效率为响应的实验,得到最终的优化结果。仿真结果验证了上述方法的有效性和正确性。

基于电流检测误差补偿的嵌入式永磁同步电动机无位置传感器控制实验平台设计

对基于高频脉振电压注入法的无位置传感器控制策略而言,转速和转子位置的准确估计十分重要。在传统高频脉振电压注入法的基础上,针对电流检测误差问题,提出一种电流检测误差补偿方法。该方法在传统位置观测器的基础上,增加了参数自适应陷波器环节,通过实时参数修订,消除位置观测器中由电流检测误差引起的二次谐波,提高转速和转子位置估计的准确性。采用品质因数更高的二阶广义积分器提取高频电流,改善控制系统的动态性能。通过搭建实验平台验证了所提补偿方法的可行性。

响应面法在自启动永磁同步电动机转矩特性研究中的应用

针对自启动永磁同步电动机(LSPMSM)高转矩密度设计,以一台280 kW LSPMSM为例,首先基于场-路结合的方法对样机交、直轴电感参数、额定转矩和峰值转进行计算,探究转矩角对其转矩的影响。之后分别从转子减重孔距转子内径距离、永磁体间夹角、槽形和材料等角度,分析其与电动机的峰值转矩关系。最终,运用响应面法对多参数对峰值转矩的影响进行分析,得到电动机最优方案。为同类电机的转子设计提供准确的参考依据。

表面贴磁式永磁同步电动机空载气隙磁场解析计算

以气隙中一对载流线圈产生的磁场为基础,利用等效面电流法推导出了平行充磁永磁同步电动机空载时的气隙磁密的解析计算公式。在考虑齿槽效应的情况下,利用许-克变换构造了气隙相对比磁导函数,计算出了定子开槽时空载气隙磁密分布。磁场解析计算结果与二维有限元计算结果对比,其计算波形和大小吻合很好,证明此方法是正确可靠的。同时解析法在计算机上容易实现,为永磁同步电动机的优化设计和性能分析提供了基本的分析手段。

表贴式与内置式无轴承永磁同步电动机电磁特性对比

为探究不同转子结构对无轴承永磁同步电动机电磁特性的影响,对2台表贴式与内置式无轴承永磁同步电动机进行对比分析。2台无轴承永磁同步电动机的定子结构、绕组通入的电流、相位、永磁体产生的气隙磁密完全相同。建立了2台电动机的有限元模型,对比分析了永磁磁链、反电动势、电感、转矩以及悬浮力等静态电磁特性。有限元仿真结果表明:表贴式永磁同步电动机永磁体的用量较小,磁链谐波分量较少;内置式无轴承永磁电动机能够产生较大的电感、转矩与悬浮力。

表贴式永磁同步电动机转矩特性分析

表贴式永磁同步电动机具有控制特性好、结构简单等优点,特别适合在高精度控制系统中应用,其转矩的线性度和平稳性直接影响控制系统的特性,是电机的重要指标。本文构建了电机的有限元模型,采用id=0的控制方式,对转矩特性进行仿真分析。研究表明,通过对电机使用不同的极槽配合比例、调整电机定子的齿宽和轭厚、改变槽口的宽度均可以使转矩特性得到优化。

基于解析法的表贴式永磁同步电动机电磁场与齿槽转矩的分析

永磁电动机由于结构简单、运行可靠等优点得到了广泛的应用。然而电动机开槽会改变电动机的结构和磁路,导致气隙磁场发生畸变,同时还会产生齿槽转矩,引起噪声和振动。齿槽作用下的电磁场分布可以用有限元法解决,但该方法计算周期较长,计算结果对剖分比较敏感,相较之下,解析法计算时间短,且能给出电动机性能与设计参数之间的数学关系。针对齿槽作用下的表贴式永磁同步电动机的空载磁场,本文提出了一种基于精确子区域方法的解析模型,计算了空载磁场的径向磁密和切向磁密,并根据麦克斯韦应力法得到齿槽转矩,最后经有限元仿真验证了该方法的准确性。

反推式控制在永磁同步电动机速度跟踪控制中的应用

把新颖的非线性反推(Backstepping)控制策略应用于永磁同步电动机速度跟踪控制中,简化了一般系统设计过程,减少了系统控制中调整参数数目,同时保证系统具有良好速度跟踪性能。给出了系统稳定性证明,并通过Matlab仿真和一般PID控制对比,验证了系统设计的有效性和可行性。

分段式永磁直线同步电动机动子位置(功角)和速度的测量

提出了一种连续的分段式永磁直线同步电动机位置(功角)和速度的检测方法。通过在各段电动机的边端槽中附加传感线圈检测动子在运行过程所感应的空载电动势,从中解出动子的位置(功角)和速度。侧重叙述了位置(功角)和速度的测量原理,电枢电流在测量绕组中产生的互感电动势的消除方法,以及试验结果分析。

轮毂式永磁同步电动机电磁转矩的数值计算与误差分析

基于有限元法 ,分别采用麦克斯韦应力法和虚位移法对电动车用轮毂式矩形波永磁同步电动机的电磁转矩进行了数值计算。结合实测数据的验证 ,分析了有限元剖分形式对数值计算精度的影响 ;阐述了两种算法在永磁电机电磁转矩计算中各自所具有的特点 ,分析和比较了直槽与斜槽式电机的静转矩特性 ;

异步起动永磁辅助式磁阻同步电动机研究

异步起动稀土永磁同步电动机面临制造成本的挑战。如何在保证电机性能的前提下,用低成本的铁氧体替代钕铁硼永磁材料,是异步起动永磁同步电动机研究中的一个重要课题。本文研究异步起动铁氧体永磁辅助式磁阻同步电动机,首先介绍永磁辅助式磁阻同步电动机的最大磁阻转矩原理,接着分析其起动特点,最后构建30 kW永磁辅助式磁阻同步电动机模型并进行仿真分析。

基于动子附加绕组的隐极式永磁直线同步电动机的功率角测量

针对隐极式永磁直线同步电动机凸极效应不明显(Ld≈Lq)的特点,提出了基于动子附加高频绕组的隐极式永磁直线同步电动机的功率角测量新方法。在对永磁直线同步电动机基本结构和工作原理分析基础上,推导出了该电机的功率角与动子位置角的关系方程,建立了基于动子附加高频绕组的动子位置角测量数学公式。实验表明,该方法能实现包括零速在内全速度范围内永磁直线同步电动机功率角的测量,具有结构简单、价格低廉、使用方便、响应速度快、测量精度高等优点,特别适宜于由三相交流永磁直线同步电动机驱动的长行程伺服系统或运输系统。

平衡式永磁同步电动机力矩波动直接测试系统的动态特性研究

高精度应用对永磁同步电动机的力矩波动指标提出了较高的要求,对其准确测量有重要的意义。平衡式直接测量方法具有低成本、高分辨率的优点,但过去少有文献对此类测量方法的动态特性进行分析。本文以一套具体测试系统为例,建立其数学模型。通过计算分析,确定了系统能够准确测量的转速范围,然后通过实验验证了理论分析的正确性。最后根据模型给出提高系统性能的建议。

永磁同步电动机的自适应神经网络动态面控制

研究永磁同步电动机的位置跟踪控制问题。针对参数不确定的永磁同步电动机系统,提出自适应神经网络动态面位置跟踪控制方法。根据Stone Weierstrass逼近定理,利用神经网络逼近电动机系统中的复杂非线性函数。采用动态面技术的自适应反步方法设计电动机的位置跟踪控制器实现电动机的位置跟踪控制。提出的控制策略不仅能够克服电机参数的不确定性和负载扰动,而且避免了传统反步设计方法存在的"复杂性爆炸"问题。根据Lyapunov稳定性理论,证明闭环系统具有半全局稳定性,位置跟踪误差收敛于原点的小邻域内。仿真结果表明了所提控制方法能够使电动机快速、准确地跟踪给定的位置信号;神经网络能够很好地逼近系统中的复杂非线性函数。

表贴式永磁同步电动机降低温升的分析与措施

针对样机空载电流过大、温升过高、效率低下等问题,通过有限元分析,找出电机温升增高的主要原因,采取措施减少铜耗和铁耗,提高了永磁同步电动机效率,降低了电机的温升。

基于最大推力电流法的凸极式永磁直线同步电动机无速度传感器推力直接控制

针对凸极式直线永磁同步电动机的推力生成机制,本文提出了一种高性能的直线永磁同步电动机伺服驱动——基于最大推力电流法的无速度传感器直接推力控制。这一控制方式充分利用了磁路结构不对称所生成的磁阻推力,并将其与结构简单、响应快速的直接推力控制结合,使得电动机效率得以提高,功耗降低,响应速度更快。仿真实验结果证实了该方法的有效性。

正负凸极永磁辅助式磁阻同步电动机研究

永磁辅助式磁阻同步电动机是一种具有大凸极比、低空载电动势的内置式永磁同步电机。永磁体的不同安放位置使永磁辅助式磁阻同步电动机呈现出不一样的凸极特性,对电机性能产生影响。首先研究正、负凸极永磁辅助式磁阻同步电动机的矢量关系,接着讨论磁链完全补偿条件下的最大磁阻转矩利用问题,最后通过有限元仿真分析了永磁磁阻电机的空载磁场、参数特点、转矩能力和恒功率范围等。

动磁式永磁直线同步电动机电磁力分析

结合永磁直线同步电动机的特点,介绍了在超大功率场合的动磁式永磁直线同步电动机的应用结构形式。利用有限元分析方法分析了电动机相关结构参数对电动机推力和齿槽力的影响,得到了齿槽力波动周期的计算方法,以及相关结构参数对电动机推力、推力波动的影响曲线和不同结构参数时的齿槽力波形,实验论证了分析结果的正确性。

表贴式无轴承永磁电动机的设计研究

利用电磁场有限元法对表贴式无轴承永磁电动机进行了设计研究,提出了无轴承永磁电动机的设计特点,深入研究了永磁体极弧系数对无轴承电机的悬浮性能、气隙磁密以及反电势的影响。最后对样机进行了反电势的测试,测试结果和计算值吻合较好。

永磁式同步推进电动机转子状态的估算

在船舶电力推进系统中，交流电力推进技术具有明显的优势，很有发展前途。本文设计了推广Kalman滤波器，利用永磁式同步电动机定子线圈中的电压、电流来估算出转子的速度和位置，省却了原系统中测速电机和转子位置检测器两个测量部件，从而构成了一个结构简单的新型同步推进电动机调速系统。进而为实现机电一体化创造了条件。