Static characteristics of a novel flux-switching permanent magnet linear motor

A novel flux-switching permanent magnet linear motor（FSPMLM） is proposed for linear direct driving machine tools.First,the two-and three-dimensional topological configuration of the proposed motor is presented;the basic operational principle of the FSPMLM is introduced;and the magnetic fields at the two typical conditions of no-load are analyzed.Secondly,the FSPMLM is analyzed by the two-dimensional finite element method（FEM） to investigate the static electromagnetic characteristics such as flux-linkage,back EMF（electromotive force） and inductance performances.The cogging forces of two kinds of FSPMLMs with different shaped cores are analyzed and compared,and the results show that the cogging force is significantly reduced by using the E-shaped cores.Additionally,based on the co-energy method,the thrust equation is derived and verified by the simulation results obtained by the FEM.Finally,an experimental prototype is used to test the characteristics under open circuit and load conditions.The simulation and experimental results indicate that the proposed motor has advantages of a sinusoidal back-EMF waveform,a small cogging effect and a high thrust density,and it is suitable for the application of linear direct driving machine tools.

一种基于非线性反馈重复控制策略的磁通切换直线电机推力波动抑制方法

针对初级永磁型磁通切换直线(LFSPM)电机,研究其定动子双凸极结构引起的与位移相关的定位力、摩擦力及参数变化等不确定性对伺服系统的影响,提出一种基于非线性反馈的重复控制策略。首先,在分析LFSPM电机定位力的基础上,通过设计重复控制器对定位力引起的推力波动进行抑制;随后设计非线性反馈控制器,对因摩擦力及参数变化等不确定性因素引起的推力波动进行补偿,同时使逼近误差随周期数的累加而呈现减小的趋势,保证了系统的全局渐近稳定性。最后,通过A&D5435半实物系统搭建了控制模型,实验结果表明,该控制方案有效抑制了因定位力及其他不确定因素引起的推力波动。

基于x域重复控制的磁通切换永磁直线电机定位力抑制方法

初级永磁型磁通切换直线电机在推力性能要求较高的机床伺服进给系统应用中具有一定的优势,而初次级双凸极结构会引起较大的定位力,从而限制了磁通切换永磁直线电机的应用。该文首先分析了磁通切换永磁直线(linear flux-switching permanent magnet,LFSPM)电机定位力产生的原理,随后从控制角度出发,提出一种利用时变周期信号的重复控制来抑制定位力的新型控制策略。首先将时变的t域信号,变换为具有固定周期的x域信号,再对其进行重复控制器的设计,从而达到抑制定位力和速度脉动的目的。通过半实物仿真平台AD5435实现了该控制算法,仿真及实验验证了该方法的有效性。

一种定子齿错位的模块化直线永磁磁通切换电机

直线永磁磁通切换电机的电枢绕组和永磁体都在动子上,而定子是凸极铁心,在长定子场合,如轨道交通,可以降低成本,具有很大的应用潜力。对一种模块化直线永磁磁通切换(MLFSPM)电机的结构进行改进,提出了一种基于定子齿错位的MLFSPM电机,主要目的是减小电机的定位力的同时,兼顾绕组基波幅值并减小绕组的谐波含量。在分析了电机定位力和线圈磁链与错位角之间的关系后,针对同时减小定位力和磁链谐波含量的目标,为电机选择了合适的错位角。最后,利用ANSYS有限元分析,对所提出的定子齿错位结构的MLFSPM电机进行仿真验证,仿真结果证明了所选错位角合理有效,所研究电机的定位力相对较小,相绕组磁链波形较正弦。