多相永磁无刷直流电机凸极效应的数学模型

考虑到多相永磁无刷电机转子磁路结构及气隙磁密波形对电机运行性能和控制策略的影响,需要建立准确的电机数学模型。该文根据永磁电机磁场的特性,推导了电磁转矩和反电势的一般表达式,建立了考虑凸极效应和气隙磁密谐波的多相永磁无刷直流电机数学模型,用有限元方法计算模型中的参数。结合一台样机进行了仿真和实验,结果表明该数学模型既准确反映了电机的性能,又可用于多相永磁无刷电机整个系统的仿真计算。     

并列式混合励磁复合电机的设计及其磁场调节特性

基于磁场调制原理与混合励磁同步电机的设计理念与技术,提出了一种新型并列式混合励磁复合电机。介绍了该电机的基本结构与工作原理,给出其定转子槽/极匹配原则。通过三维有限元法分析,得到了电机空载运行处于不同励磁电流下的电枢绕组磁链、空载反电势、电机输出转矩等特性,验证了电机并列运行时满足叠加定理的特点;给出了电机空载等效磁路模型,推导了电机的磁场调节比例公式,并计算得到了磁场调节范围。根据理论分析加工制作了一台样机,测试获取了电机处于不同励磁电流时额定转速下的空载反电势,进而分析了电机的磁场调节特性,仿真计算与实验结果均表明,通过调节励磁电流可以实现气隙磁通的双向变化,实验结果验证了理论分析的正确性。     

新型内置-表贴式异向旋转永磁电机的分析与研究

针对海下航行器运行时易产生侧滚现象,结合内置式永磁电机、表贴式永磁电机及双转子电机的特点,提出一种新型内置-表贴式异向旋转永磁电机,运用磁路法分析此类电机的运行机理及磁路关系。在此基础上,建立新型电机的有限元分析模型,分析其空载反电势及齿槽转矩。研究结果表明,随着内外转子相对位置的改变,内外电机的磁路呈现串联-并联-串并联的变化关系,电机的空载反电势正弦度较好、幅值较高,采用转子斜极结构大大削弱了此类电机的齿槽转矩、降低了振动及噪声,设计出的新型电机满足水下航行器用电机的要求。     

磁阻式电磁离合器的基本原理

针对一种磁阻式电磁离合器,结合磁阻式电机分析了它的基本结构和原理。采用分析电机常用的磁路法计算该电磁离合器的传动力矩．得到了离合器的基本计算公式。并使用AnsoftMaxwell软件建立3D模型,通过仿真分析得到离合器的传动力矩,验证公式计算法的准确性。这种磁阻式电磁离合器传动力矩大,损耗小,运行可靠。     

基于Ansoft的内置式“一”型永磁同步电机的优化设计

设计一台电动汽车用12槽8极永磁体"一"型内置式永磁同步电机,研究该类电机齿槽转矩、空载反电势产生的机理,分析隔磁桥尺寸、永磁体嵌入深度及永磁体厚度等参数对电机齿槽转矩、空载反电势的影响。基于有限元分析软件Ansoft,以减小齿槽转矩、提高空载反电势、提高电机出力、降低噪声为目的,对该电机进行优化分析。仿真结果表明,当永磁体厚度为5.5 mm、隔磁桥宽度为4.5 mm、永磁体嵌入深度为14 mm时,电机的齿槽转矩最小、空载反电势正弦性较高、幅值较大,运行性能最优。研究成果为该类电机在电动汽车的应用奠定了一定的基础。     

开关磁阻电机的样条函数仿真

提出一种用于开关磁阻电机非线性仿真的新方法－样条函数仿真法。该方法利用样条函数对开关磁阻电机的磁路参数进行插值拟合，以便对开关磁阻电机的电流和转矩波形进行计算，结果表明，该法所需数据输入量少，精度高。     

圆筒型无铁心永磁直线电机空载磁场解析计算

针对轴向充磁圆筒型无铁心永磁直线电机,提出一种在圆柱坐标系下基于磁荷法的空载磁场解析计算方法.利用该解析法对无铁心直线电机的空载磁场分布进行分析,得出空载磁场的轴向和径向磁场分布表达式,并结合电机结构参数,推导出电机的反电势和推力.之后分别采用该解析法和有限元法计算了某型号圆筒型无铁心永磁直线电机的空载磁场、反电势和推力.最后使用有限元法分析了负载电流对电机磁场的影响.结果表明,所提出的解析计算方法的结果与有限元结果非常接近,验证了该解析法的正确性;负载电流对永磁体表面处的电机磁场分布几乎无影响,体现了该种电机结构的优点.     

高效高功率密度轴向磁场永磁电机的设计与研究

基于轴向磁场电机具有体积小、重量轻、结构紧凑和功率密度高等优点,设计了一台10 kW双转子单定子轴向磁场电机,通过采用磁性槽楔和非晶材料来降低电机的齿槽转矩和减小电机的铁耗.首先利用磁路法对该轴向磁场电机进行初步的电磁设计,然后在Maxwell中对电机磁场进行了三维有限元仿真分析,并通过Workbench仿真了磁钢的应力情况.结果表明:电机磁密没有饱和,反电势波形良好,齿槽转矩和铁耗大大降低,提高了电机的效率,磁钢和转子盘应力符合设计要求.     

无刷直流电机反电势过零法无传感器控制

针对无位置传感器控制的无刷直流电机转子位置检测,文章提出了一种基于反电势过零点检测转子位置的方法;通过分析计算无刷直流电机的数学模型,检测不导通相的端电压并与直流母线中点电压相比较,得到反电势过零点信号.该方法不需要虚构电机中点和低通滤波电路以及分压电路,但需要在特定PWM调制方式下得到反电动势过零点再延迟30°电角度实现换相;通过MATLAB/SIMULINK仿真实验结果表明,该方法合理、有效地检测转子位置;相对于传统的反电势过零虚构中点检测方法,该方法具有结构简单、适用范围广等优点.     

逆变器供电下交流伺服电动机参数数值计算

采用Ｍａｘｗｅｌｌ回路方程模型分析和计算空载与负载两种工况下逆变器供电下电机的电枢磁势和电感参数，电枢反电势的大小和波形应用有限元法求解电机电磁场而得，电机增量电感的计算采用了能量摄动法，计算结果与实验较一致。     

永磁球形电动机转矩特性的数值计算与分析

提出了一种新型永磁球形电动机的基本结构与运行机理,建立了其三维有限元分析模型;针对驱动电机自转的转矩进行了数值仿真,得到了永磁球形电动机的电磁转矩特性曲线和磁阻转矩特性曲线．通过比较分析球形电机不同转子极充磁方式、定子线圈铁心磁导率以及定子外壳是否采用铁磁材料时电磁转矩特性的变化,得出了提高球形电机输出转矩的有效途径．系统地分析了球形电机主要参数的变化对电机转矩的影响,得到了永磁球形电动机最大静转矩随定子极高度、定子铁心半径、永磁含量系数、线圈安匝数以及气隙长度等参数的变化规律．分析结果为永磁球形电动机的优化设计提供了依据．     

Halbach阵列永磁球形电动机转矩的三维有限元分析

为分析Halbach阵列永磁球形电动机复杂边界条件对电机性能的影响,采用有限元法对电机转矩特性进行了研究．建立了Halbach阵列永磁球形电动机三维有限元模型,得到了电机转矩的空间分布,并与解析法得到的结果进行了对比分析．在保证Halbach阵列永磁球形电机体积不变的情况下,分析了电机结构参数对电机性能的影响．对不同磁体结构球形电动机产生的自转转矩和倾斜转矩进行了比较．漏磁、磁场谐波及各自由度之间的电磁耦合对转矩特性的影响可以在有限元法中得到体现,使其与解析法得到的结果有所差别．永磁球形电动机采用Halbach阵列磁体结构后,转矩的输出能力得到了提高．在电机结构参数中,转子磁体厚度、定子线圈高度、内径及外径对电机的输出转矩能力具有较大的影响．结果表明在提高电机转矩输出能力上,电机结构参数存在最优值．     

四足机器人电驱关节用轴向磁通永磁电机设计

针对现有四足机器人电驱关节用径向磁通永磁电机存在轴向尺寸长、转矩密度低的缺陷,基于电驱关节对电机的性能指标要求,提出了一种采用双定子单转子结构的轴向磁通永磁同步电机电磁设计方案。采用Maxwell软件建立了电机的三维有限元模型,进行了电磁仿真分析。仿真结果表明：轴向磁通永磁电机额定功率为260 W,额定输出转矩为2.53 N·m,电机效率为85.36%;峰值功率为630 W,峰值转矩为7.52 N·m,仿真结果满足电机性能指标要求。对轴向磁通永磁电机与径向磁通永磁电机在相同工况下的转矩进行分析,轴向磁通永磁电机输出转矩高于径向磁通永磁电机。该轴向磁通永磁电机电磁方案为四足机器人电驱关节用电机的高转矩密度、高功率密度设计提供了新的思路。     

永磁无刷直流电动机直接转矩控制研究

永磁无刷直流电动机起动转矩大,其转矩脉动也大,电动机运行时会产生很大的噪声和振动.为了减小转矩脉动,设计了永磁无刷直流电动机的直接转矩控制方案,直接将定子磁链空间矢量和电磁转矩作为被控变量,实现对电磁转矩的直接控制.基于Matlab/Simulink软件,建立了控制系统仿真模型,仿真结果表明该方法可以较好地抑制电动机的转矩脉动,提高系统控制性能.     

永磁超环面电机模糊终端滑模的直接转矩控制

根据永磁超环面电机的结构特性和运行原理,推导了其结构参数和运动参数对电磁参数影响的表达式,建立了永磁超环面电机的数学模型并应用状态空间法进行了动态特性分析。针对该电机电磁转矩和输出转速的周期性波动,在转速环中通过模糊控制规则得到其结构参数与运动参数的增量以调节终端滑模控制器参数。为了提高永磁超环面电机的响应速度,应用直接转矩控制在转矩环和磁链环中设计了supertwisting滑模控制器,并结合空间矢量调制对永磁超环面电机进行控制。仿真实验表明:此控制策略有效地提高了永磁超环面电机的响应速度,减小了输出转速和电磁转矩的波动,得到了良好的控制效果。     

永磁同步电动机直接转矩控制的仿真研究

在分析永磁同步电动机数学模型的基础上提出了基于空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）的永磁同步电动机直接转矩控制系统,同时采用Matlab/Simulink建立了系统的仿真模型,并给出了仿真结果.仿真结果说明,该系统具有对电动机定子磁链的观测精度高、超调小和响应快的特点.     

永磁同步电机在MATLAB中的建模与仿真

推断了永磁同步电机的数学模型,给出其基本方程、等效电路和相量图,在此基础上推断出了其功率和转矩的表达式,并给出功角和矩角特性．最后在MATLAB／sIMuLINK中对永磁同步电机进行了建模与仿真．     

举重运动员下肢三关节等速肌力测试分析*

【目的】通过对广西举重运动员下肢髋、膝、踝关节屈伸肌群进行等速向心测试,研究其在不同角速度下相对峰值力矩和峰值力矩比值,找出薄弱肌群,为运动员的力量训练提供科学依据。【方法】使用美国Biodex System 3Pro多关节等速肌力测试与训练系统,测定广西举重队16名重点运动员在60°/s、180°/s、240°/s速度下两侧下肢髋、膝、踝关节屈伸肌群的等速向心峰值力距。【结果】(1)举重运动员髋、膝、踝关节屈伸肌群等速向心收缩的相对峰值力矩男子明显大于女子,并且男女运动员都随运动速度的增加(60~240°/s)而减小;男子左髋屈肌群相对峰值力矩在中速(180°/s)和高速(240°/s)时明显低于右髋,男子右膝伸肌峰值力矩在低速(60°/s)时明显低于左膝。(2)当运动速度从低速(60°/s)增加到高速(240°/s)时,女子举重运动员右髋屈伸肌峰值力矩比值降低的幅度明显大于男子运动员;男子举重运动员在慢速(60°/s)时左膝和右膝屈伸肌峰值力矩比值差别较大,女子举重运动员在慢速(60°/s)和快速(240°/s)时左膝和右膝屈伸肌峰值力矩比值差别较大;举重运动员踝关节背屈跖屈峰值力矩比值在中速(180°/s)时最大,男子举重运动员在快速(240°/s)时最小,女子举重运动员在慢速(60°/s)时最小。【结论】广西举重运动员下肢三关节屈伸肌群等速肌力两侧不平衡,男运动员表现更明显;女子举重运动员的薄弱肌群为右髋屈肌群和左踝背屈肌群;男子举重运动员的薄弱肌群为左髋屈肌群和右膝伸肌群。     

机电复合传动系统主动减振方法

基于永磁同步电机动态模型（Park模型）,建立了考虑电机控制器注入谐波电流的永磁同步电机电磁转矩模型,以及车用永磁同步电机与机械转子耦合的扭转振动模型,求解永磁同步电机电磁激励扭转振动系统在外界激励下的扭转振动响应,分析了注入谐波电流的频率特征对扭转振动的影响,获得了主动减振条件,并通过试验进行了验证.试验结果表明:在合适的时间内对电机控制器注入满足减振条件的谐波电流可降低由于发动机激励带来的扭转振动.      

混合励磁同步电机控制策略比较研究

混合励磁同步电机是一种在永磁电机基础上发展起来的新型电机,具有低速大转矩及宽调速特点.根据混合励磁同步电机的结构特点和电磁特性,设计了一种新型的矢量控制系统.该控制系统在基于转子磁场定向的基础上,分别提出了id≠0与id=0的最小铜耗控制及简易控制等三种不同的电流控制策略.理论分析和计算机仿真结果表明,应用所提出的三种电流控制策略,都能使混合励磁同步电机具有良好的静动态性能,但采用不同的控制方法效率不同,这三种控制方法的仿真结果对比表明,采用id≠0的最小铜耗控制方法效率最高,而应用简易控制方法,算法虽然简单,但是效率也最低.