磁控溅射用旋转阴极磁场装置的结构设计及磁场分析

针对现有磁控溅射装置在镀膜工作中靶面阴极磁场分布不均匀的问题,设计了一种新型旋转阴极磁场装置。该装置通过旋转机构带动磁场做圆周运动,利用凸轮机构使磁场做上下直线运动。首先,利用3D软件绘制出该装置的三维模型;其次,对阴极磁场磁感应强度进行了有限元分析;最后,通过调整磁轭高度、伸出臂长度以及磁轭-靶材间距优化了磁场,并将优化前后的数值模拟曲线进行了对比分析。结果表明,优化后阴极磁场磁感应强度曲线的均匀度由21%改善到6%,有效改善了靶面磁场均匀性,有利于保证磁控溅射的稳定运行。

屏蔽套材料对屏蔽式永磁同步电机电磁场和温度场的影响研究

针对单向耦合法分析屏蔽式永磁同步电机电磁场和温度场时计算精度低的问题,提出了一种磁热双向耦合法。首先,建立了磁热耦合计算模型。其次,采用双向耦合法分析了屏蔽套材料对电机性能的影响,并与单向耦合计算结果进行了比较。最后,建立了电机三维模型,利用有限元软件进行了电磁场和三维温度场分析。研究结果表明所提的磁热双向耦合计算方法可以有效提高电磁场和温度场的计算精度,此外屏蔽套采用不导电不导磁材料可有效提高屏蔽式永磁同步电机效率,降低电机温升。这不仅为屏蔽式永磁同步电机的设计提供了参考,同时对于保证电机高效和可靠运行具有重要意义。

基于空间极对数宽频带耦合的双转子同步风力发电机电磁特性分析

【目的】针对传统大型永磁同步风力发电机无法实现励磁磁场的调节、传统双馈发电机无法实现直驱且存在后期维护等问题,设计了一种模块化双转子同步风力发电机。【方法】该发电机定子绕组为分数槽集中绕组(FSCW);双转子绕组均为集中绕组且采用直流激励;定子激励产生的两个主导极分别与两个转子的主导极进行磁通匝链。首先,介绍了所设计发电机的基本结构与工作原理;其次,建立了该类发电机的数学模型,并依托于FSCW理论分析其磁链、感应电动势等电磁特性;最后,建立有限元仿真模型,将仿真与理论结果进行对比分析。【结果】结果表明:定、转子齿部导磁面正对位置处磁链计算较为准确,而定、转子齿部偏移处由于含有气隙漏感存在一定的计算偏差。【结论】仿真与理论结果基本吻合,验证了所设计的模块化双转子同步风力发电机的正确性。

基于改进型滑模变结构的永磁同步电机的无位置传感器矢量控制

针对传统滑模控制采用不连续的符号函数作为滑模面切换函数所引起的抖振问题,提出一种基于改进型滑模变结构的永磁同步电机的无位置传感器矢量控制方法,来削弱抖振,从而改善系统的动、静态性能。首先,设计了改进型滑模控制器和改进型滑模观测器的变结构控制系统。其次,采用连续的开关函数——双曲正切函数作为滑模面切换函数,并通过模糊逻辑控制对双曲正切函数的形状系数进行调整,减弱固定边界层厚度所引起的抖振。然后,运用李雅普诺夫第二定理证明所设计的控制系统的稳定性。最后,与其他方法相比,仿真结果证明了所提方法的可行性和有效性。

基于SiC MOSFET的水下高速电机转矩脉动抑制研究

水下航行器高速电机具有高速、大功率、多挡位可调等特点,为了减小水下航行器有限空间内的高速无刷直流电机(BLDCM)转矩脉动,分析了水下航行器高速电机对高开关频率的需求,对BLDCM转矩脉动进行了数学分析,得到BLDCM的转矩脉动与开关频率及占空比等的关系。利用SiC MOSFET开关频率高的特点来提高逆变器开关频率,从而降低高速电机转矩脉动,同时SiC MOSFET又有开关损耗小的优点,与使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)相比,SiC MOSFET在提高开关频率的同时可以减少开关损耗。最后通过仿真和试验验证了SiC MOSFET在较高开关频率时对高速BLDCM转矩脉动抑制的效果,为宽禁带半导体器件在水下航行器高速BLDCM的应用提供参考。

基于时变滤波经验模态分解和SSA-LSSVM的变压器内部机械故障诊断方法

为了准确有效地识别变压器内部的潜伏性机械故障,提出了一种基于时变滤波经验模态分解(TVFEMD)和麻雀搜索算法优化最小二乘支持向量机(SSA-LSSVM)的变压器内部机械故障诊断方法。首先,对铁心处于不同松动状态的变压器进行振动信号采集;其次,利用时变滤波改进的经验模态分解(EMD)对所得振动信号进行分解,以获取多个本征模态函数(IMF)即模态分量;然后,采用相关系数法计算IMF分量与原始振动信号的相关性,并计算相关性最大的IMF分量的样本熵,以此构建特征向量集;最后,以诊断准确率最高为目标函数,利用SSA对LSSVM的正则化参数和核函数参数进行优化,搭建SSA-LSSVM诊断模型,并利用诊断模型对特征向量集进行诊断识别,实现变压器铁心内部潜伏性机械故障的诊断。试验结果表明,所提方法能够有效识别变压器内部潜伏性机械故障,识别准确率达到了98%以上,比对比算法的识别准确率高出5%以上,达到了高识别准确率的诊断效果。

高压直流航空燃油泵电机堵转故障检测与应急控制技术研究

针对航空燃油泵用无刷直流电机(BLDCM)发生堵转故障现象,从故障原因、故障检测技术、故障严重程度、故障可控性及故障影响范围出发进行深入的研究,旨在提出并验证一种工程上可用的BLDCM故障检测方法与故障应急控制机制。针对BLDCM发生堵转时与堵转后的运行工况,设计了一套基于BLDCM转速和母线电流的故障检测与应急控制机制;完成了对BLDCM堵转故障检测及应急控制机制仿真。借助已有的燃油泵用BLDCM试验台,完成BLDCM堵转故障条件下的故障检测与应急控制机制验证。在传统的堵转故障停机保护基础上,针对BLDCM运行过程中堵转故障发生的几率和消失的先后,设计了一种降低PWM占空比延时重启的堵转故障应急控制机制,提高了堵转故障后系统的生存能力,降低了虚警率。结果具有技术成熟度和工程应用价值。

基于MCS和AlexNet的水润滑推力轴承故障检测

水润滑推力轴承作为潜水电机的重要组成部件常由于工作环境恶劣、过载和冷热交替,轴承结构磨损而进入异物。针对在潜水电机内拆装加速度传感器困难,水阻尼污染振动信号采集等问题,提出故障状态下潜水电机的数学模型,对仿真得到电流信号进行时移降噪,升维预处理,基于AlexNet模型训练不同状态下电机电流信号(MCS)。经验证,模型能以较高的准确率快速识别故障信号,具有较强的鲁棒性,满足故障诊断预见性和实时性要求。

六相永磁直线同步电机电磁特性分析及数学模型建立

为深入研究新型永磁直线同步电机(PMLSM)的性能,实现电机结构设计与控制优化,对其电磁特性及数学模型的建立展开了研究。针对暂态时间、饱和特性及不对称性等电磁特性进行分析,然后建立了abc坐标系和dq0坐标系下电机数学模型,由此阐述电机电磁耦合关系,继而建立了等效电路,并对瞬态工作特性进行计算。最后,通过电压测试值和瞬态推力有限元值与解析计算值进行对比,其结果吻合度较高,验证了数学模型的正确性。

基于级联H桥变频器的极相调制感应电机驱动系统

高压电机配用高压变频器具有较大的节能性和高效性,已有广泛应用。级联H桥多电平变频器采用模块化设计理念,通过多个相同的低压变换单元级联起来实现高压及大功率的功能,且变频器输出电流谐波较小。极相调制感应电机可以将传统三相电机的控制方法和极相调制模式结合起来,使电机转矩和转速范围得到扩展。为此介绍一种级联H桥多电平变频器拖动极相调制感应电机变频起动和调速,该电机的定子绕组可配置为9相4极和3相12极。通过仿真验证了级联H桥多电平变频器能够满足极相调制感应电机的变频调速性能和极相调制矢量控制性能,可为新能源发电、船舶推进、工业传动等高压大功率领域提供技术保障。

六相永磁同步发电机占空比模型预测直接功率控制

针对传统六相永磁同步发电机(PMSG)单矢量模型预测直接功率控制(MPDPC)电流谐波大、有功和无功功率波动剧烈的问题,提出了一种占空比合成矢量MPDPC。通过对六相整流器的最大和中大电压矢量进行重构,获得12个合成矢量,实现了对谐波电流的有效抑制。在此基础上,提出在每个周期内同时作用一个合成矢量和零矢量,并根据有功和无功预测无差拍原理计算最优占空比,进一步抑制了有功和无功功率脉动。试验结果表明,所提占空比合成矢量MPDPC可以有效减少电流谐波和功率脉动。

双定子高温超导电机阻尼绕组对超导励磁磁场及电枢反应磁场作用机理分析

基于静态密封双定子高温超导电机(DS-HTSM)中的静止气隙磁导模型,采用理论公式与有限元仿真相结合的方法分析阻尼导条对磁场的影响。按照磁力路径推导出内气隙磁密,通过建立等效阻尼电路模型,得到其在超导线圈附近感应的反交流谐波,通过有限元仿真进行验证。分析结果表明,鼠笼式阻尼导条可以在基本不影响DS-HTSM励磁磁场的同时,削弱基波电枢反应磁场对超导线圈的影响。

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本刊已许可万方数据、重庆维普、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社、北京世纪超星信息技术发展有限责任公司在其网站及其系列数据库产品中以数字化方式复制、汇编、发行、信息网络传播本刊全文。该社著作权使用费与本刊相关费用抵消。如作者不同意文章被收录,请在来稿时向本刊声明,本刊将做适当处理。

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游梁式抽油机电机系统节能技术综述

采油是典型高耗能行业,由于采油系统存在重载、轻载、空载、发电运行工况,抽油机系统电源侧、驱动环节以及负荷侧均处于低能效运行状态。因此,针对性研究此类负荷的节能技术,是一种实现油田采油系统节能减排的重要途径。对驱动环节应用最为广泛的调压、节能电机、断续供电节能技术的特点与现状进行了系统研究。首先在深入分析抽油机电机(BPM)系统工况与能耗特点的基础上,对不改变BPM运行周期与冲次的非参数型节能技术,按照不同节能机理与实现方法进行了分类;其次,对应用比较广泛的调压、节能电机、断续供电等节能技术的特点进行了系统分析;最后,围绕节能效果明显且应用范围更广的节能技术,提出了系统能效精细化分析、多种节能技术融合、区域性节能综合改造等建议。

真空干泵用横向磁通开关磁阻电机对比分析

为了解决真空泵用电机工作在真空环境中,转子不易散热的问题,需要严格控制真空泵用电机的温升,从而提高系统运行的稳定性。开关磁阻电机(SRM)转子无绕组,转子损耗较小,整体温升较低,对于提升真空泵用驱动电机的性能具有重要意义。在传统SRM的基础上,设计了一款真空泵用横向磁通SRM,由于定子绕组空间较大,有利于电机散热,进一步减少了定子的损耗,从而降低了电机的整体温升。最后,对同功率、同体积的异步电机、径向SRM和横向磁通SRM进行了温度场、轴承的热应力和热形变的对比分析。结果表明,横向磁通SRM的温升、轴承的热应力和热形变均最小,说明横向磁通SRM作为真空泵用驱动电机的可行性。

大惯量天线伺服跟踪复合控制技术

理论分析了速度、加速度前馈控制对位置伺服跟踪系统动态性能的影响。结合某型雷达伺服系统的设计,给出了伺服系统速度环和位置环仿真设计,并对传统控制和复合控制从仿真和工程试验进行了对比。对比结果表明复合控制可以显著提高伺服系统的动态性能和跟踪精度。

旋转超导电机发展现状

大容量旋转超导电机在风力发电、舰船驱动等低速直驱应用领域具有广阔的应用前景。依据是否采用低温耦合传输装置实现低温冷却介质的传输和励磁功率的输入,将旋转超导电机分为动态密封和静态密封超导电机两类。分析了动态密封超导电机的常用定子、转子结构形式及其优缺点。针对静态密封超导电机,以转子分段式磁通切换结构、场调制双定子结构、单体励磁分极式结构等典型拓扑为例,揭示了其能够实现冷却系统静态密封形式的本质原因。最后,对两类超导电机面临的超导励磁绕组失超这一共性问题进行了探讨,从电机本体结构层面,给出了静态密封超导电机抑制电枢反应磁场对超导线圈影响的策略和方法。

基于改进VMD算法的电机局部放电信号去噪方法研究

针对高压电机局部放电(PD)在线检测中信号被高斯白噪声和窄带周期干扰淹没这一问题,应用基于改进变分模态分解(VMD)算法进行噪声滤除。为了克服常用的VMD算法可能会造成信号欠分解或过分解的问题,改用能量损失系数作为标准对分解模态数进行算法优化,优化分解后利用峭度值剔除无效模态,重构出PD信号。使用改进算法与现有方法进行了仿真数据对比,结果表明,使用改进的VMD算法可以更有效地滤除PD信号噪声。

直驱式电动台钻用开关磁阻电机高效控制

直驱式电动台钻用效率较高的开关磁阻电机(SRM)替换单相感应电机,将钻头直接固定到电机转子的输出端,省去传统台钻的皮带、塔轮等机械传动装置,实现直接驱动。为了实现直驱式电动台钻全转速范围内的无极调速功能,提出起动阶段采用电流斩波控制(CCC)提供大扭矩;低速阶段采用基于正余弦电流分配的方法抑制低速转矩脉动;中高速阶段采用电压斩波控制(CVC)+角度控制(APC)的变角度电压斩波组合控制方式对转速进行调节。从而实现了不同控制模式间的平滑切换的控制策略。试验结果表明:所提出的全转速范围的控制策略效率高、调速性能好,可有效提高电动台钻的性能。