凸极式永磁同步电机电磁功率和电磁转矩

永磁电机是联系机械系统和电系统的一种旋转机械。而机械系统和电系统是通过磁场的作用联系在一起。也就是说磁场是机械系统和电系统两者转换的媒介;是电磁功率(电磁转矩)产生的根源。电机学中以双反应理论为基础,求出凸极同步电机的电磁转矩公式。但是它把三相绕组的自感、互感关系一并考虑在合成磁势之中,掩盖了电机各感应系数随时间周期变化的物理实质,这对进一步研究电机在过渡过程及其复杂运行下电磁转矩、能量关系等均有局限性。因此我们从磁场能量相绕组之间的耦合关系,推导出凸极同步电机电磁转矩公式,有助于我们理解同步电机内部的电磁过程。 永磁同步电机的转子磁场是永久磁铁产生的,该转子磁场对定子线圈和铁芯的影响是与电磁铁等效的,我们便可以用一个近似的等效方法计算转子为永久磁铁的电机,用磁场能量和绕组之间的耦合关系,推导出凸极式永磁同步电机电磁转矩公式。     

永磁球形步进电机三维运动电流控制仿真分析

针对Stein等人设计研制的永磁球形步进电机,在运用卡尔丹角旋转建立转子固连坐标系下动力学模型的基础上设计了转子三维运动电流控制的方案.在转子分别作定点(PTP)运动和连续轨迹(CP)运动的情况下整定控制参数,同时获得转子运动的期望转矩,并使用李亚普诺夫方法分析了运动控制的稳定性.最后按照期望运动的要求,结合已得的转矩模型,利用广义逆计算16个定子线圈的通电电流,进行了仿真实验.     

永磁球形步进电动机及自适应控制方式

针对永磁球形步进电动机,运用卡尔丹角旋转建立了转子固连坐标系下电动机转子动力学模型.结合对步进式结构球形电动机进行电流控制的思想,设计了基于输入-输出稳定性理论的控制方案.然后,对电动机负载影响转子各轴向转动惯量的情况设计了一种新的自适应控制方案,使得转子在负载状况下仍然可以作连续轨迹(CP)运动.最后,结合已得的转矩模型,利用广义逆计算16个定子线圈的通电电流,完成了控制方案的实现.     

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．     

永磁球形电动机空芯定子线圈磁场的解析分析

永磁球形电机定子线圈呈空芯圆柱形结构,由多匝导线缠绕在柱状铝芯上,离散分布在定子球壳内壁不同经、纬度线交叉点处.针对采用集中绕制方式的定子线圈的结构特点,基于毕奥-萨伐尔定律,并考虑球形电机定子线圈在定子坐标系中的位置关系对问题分析复杂性的影响,首先推导得到了任意位置单匝线圈在空间任意点处的磁场分布,并与现有文献进行了比较验证.其次将单匝线圈推广到多层多匝线圈,求解得到了任意位置多层多匝定子线圈在空间任意点处的磁场分布解析表达式.最后就定子线圈在不同路径上的磁场分布情况,与有限元法所得结果进行了比较,证明了该解析表达式的有效性.     

张力弦-永磁动力吸振器理论及试验研究

为了实现转子系统振动抑制,设计了一种适用于旋转机械的张力弦-永磁刚度动力吸振器.利用张力弦结构的拉力-刚度可调特性,实现吸振器的频率可调;又引入永久磁铁构成的刚度机构,使得吸振器整体结构与转子系统相互分离.对转子-动力吸振器系统进行动力学建模和仿真分析,研究了吸振器的工作特性,又进行试验研究证明理论研究的正确性.研究结果表明,该吸振器可以达到转子系统振动抑制的效果,在永磁刚度机构磁铁间距小时吸振器效果好且更加稳定.     

一种制动力矩可分挡的永久磁铁式缓速器

江苏大学的“一种制动力矩可分挡的永久磁铁式缓速器”技术被授予国家实用新型专利．实用新型以永久磁铁作为磁源的车用缓速器，特指一种制动力矩可分挡的永久磁铁式缓速器．设有一套制动装置，包括一个安装在发动机输出轴上的鼓形转子，一个固定在变速箱上的定子．定子部分主要包括磁铁保持架、固定磁铁支架、活动磁铁支架、永久磁铁及操作机构．磁铁保持架内有两列磁铁，其特征在于每排磁铁有若干组永久磁铁，每一组磁铁由多块极性排列相同的磁铁组成，各组磁铁之间的磁极交替反向排列，各自固定在磁铁支架上．该结构紧凑简单，易于实现．通过改变永久磁铁工作的磁极组数，设置若干制动挡位，使永磁式缓速器根据车辆实际情况的需要提供大小不同的制动力矩．     

一种基于电磁驱动的非圆异形孔加工方法

为了对镗杆施加径向可控随动作用力,在镗床主轴与镗杆之间设置一个柔性铰链变形机构(转子),而在其外围设置一个多磁极加力机构(定子),两者形成一个回转式电磁微位移驱动机构.定子与转子之间的作用力取决于定子线圈中的控制电流,改变控制电流可以改变转子与定子之间的作用力,实现转子相对于定子的径向微位移.通过对电磁驱动力的数值建模,提出了实现电磁驱动机构同步驱动的控制方法;通过对电磁驱动力线性化误差进行分析,给出了电磁驱动器关键参数的设计方法.在正常工作范围内,电磁驱动器微位移与控制电流之间具有较好的线性关系.模拟试验表明,通过改变控制电流的大小,转子(镗杆)中心的回转半径随之变化,从而带动镗杆在径向上做精密微位移.     

一种基于电磁驱动的非圆异形孔加工方法

为了对镗杆施加径向可控随动作用力．在镗床主轴与镗杆之间设置一个柔性铰链变形机构(转子)，而在其外围设置一个多磁极加力机构(定子)，两者形成一个回转式电磁微位移驱动机构．定子与转子之间的作用力取决于定子线圈中的控制电流，改变控制电流可以改变转子与定子之间的作用力，实现转子相对于定子的径向微位移．通过对电磁驱动力的数值建模，提出了实现电磁驱动机构同步驱动的控制方法；通过对电磁驱动力线性化误差进行分析，给出了电磁驱动器关键参数的设计方法．在正常工作范围内，电磁驱动器微位移与控制电流之间具有较好的线性关系．模拟试验表明，通过改变控制电流的大小，转子(镗杆)中心的回转半径随之变化，从而带动镗杆在径向上做精密微位移．     

烧结钕铁硼电机磁体粘接工艺研究

正一、引言在稀土永磁电机应用中,由于钕铁硼永磁材料的居里温度较低,温度系数较高,因而在高温使用时磁损失较大。早期在小容量的PMSM设计中,转子温升问题并没有引起学者们足够的重视。实际上,定子齿槽效应、绕组磁动势的非正弦分布和绕组中的谐波电流所产生的谐波磁动势也会在转子永磁体、转子轭和绑扎永磁体的金属护套中引起涡流损耗。通常情况下,与定子的铜损和铁损相比,转子涡流损耗很小,所以很少有人研究转子涡流损耗对转子永磁体的影响。永磁体内是存在涡流的,并且随着电机功率的提高,永磁体的体积变大,加之转子散热差,该损耗会引起较高温升,在极     

永磁屏蔽泵的电磁场模拟分析

为提高永磁屏蔽泵的性能和缩短设计周期,以一永磁屏蔽泵为例,采用有限元Ansoft软件对永磁屏蔽电动机内部磁场进行了电磁场模拟分析.比较了2种不同内置磁路结构的磁场模拟结构,并分析了定转子气隙大小和屏蔽套等参数对整个永磁屏蔽电动机性能的影响,提出了永磁屏蔽电动机内置倒U形磁路结构合理性及改进屏蔽套设计的途径.研究了定子、转子屏蔽套内部磁涡流分布情况,并针对4种不同屏蔽套材料求解得到定子、转子屏蔽套涡流损耗数值.结果表明:屏蔽套内部存在对称分布磁涡流,定子屏蔽套上涡流分布较为集中,转子涡流损耗明显低于定子屏蔽套;定子、转子屏蔽套采用不导磁材料HASTELLOY-C能耗损失较小,满足设计要求.     

基于反步法的永磁同步电机输出反馈控制系统研究

针对永磁同步电机 (PMSM)绕组相电流和转速强耦合特性 ,采用积分反步法讨论了精确的位置跟踪控制问题 .在已知电机模型的精确参数情况下 ,假定只有转子位置可测 .设计了速度和定子电流的非线性观测器 ,提出了输出反馈控制器的设计方法 ,在保证定子电流跟踪参考电流的前提下 ,实现了位置的精确跟踪控制 .通过构造适当的Lyapunov函数 ,证明了所设计的控制系统的全局稳定性 .仿真结果表明 ,用该方法设计的PMSM控制系统滤波跟踪误差迅速以指数规律收敛到零 .     

电压不对称时永磁同步电动机的动态过程

文章探讨了永磁同步电动机输入电压不对称运行的动态过程.通过建立数学模型及实时仿真,获得定子电流、感应电动势、电磁转矩、角速度的实时变化曲线.结果表明,永磁同步电动机输入三相不对称电压时,其定子电流、感应电动势、电磁转矩、转速均发生振荡,这不仅使电机无法正常运行,而且可能导致电机的转子永磁体退磁.这一结果可以为改进永磁同步电动机的控制提供有力依据.     

基于反步法的永磁同步电机输出反馈控制系统研究

针对永磁同步电机(PMSM)绕组相电流和转速强耦合特性，采用积分反步法讨论了精确的位置跟踪控制问题．在已知电机模型的精确参数情况下，假定只有转子位置可测．设计了速度和定子电流的非线性观测器，提出了输出反馈控制器的设计方法，在保证定子电流跟踪参考电流的前提下，实现了位置的精确跟踪控制．通过构造适当的Lyapunov函数，证明了所设计的控制系统的全局稳定性．仿真结果表明，用该方法设计的PMSM控制系统滤波跟踪误差迅速以指数规律收敛到零．     

变频电源笼型异步电机断条故障诊断仿真研究

建立变频电源供电笼型异步电机在正常情况和转子断条故障情况下的运行状态仿真模型,并通过对比分析单相定子电流频谱和三相平均瞬时功率频谱,检验出后者对于因变频电源谐波影响而使得电动机定子电流频谱中含有大量谐波时具有更佳的分辨能力,以确立合适的断条故障判据.     

异频供电永磁推进电动机矢量控制的数学模型与仿真

针对一种有2套以上不同极对数定转子的特殊结构高功率密度永磁推进电动机,提出了一种新型的矢量控制方法。介绍这种电动机的结构,以2套极对数不同的定转子结构为例,建立了相应的永磁同步电机数学模型,介绍通过不同频率的电源对其供电实现矢量控制的原理,分析2套定、转子q轴电流给定值的分配和实现最大转矩/电流控制的方法,给出了整个控制系统结构框图。仿真结果表明,所提出的异频供电永磁推进电动机数学模型及矢量控制方法在理论上是可行的,其控制效果良好,2套极对数不同的定转子模块同时出力,起到了提高功率密度的作用。     

磁致伸缩导波激励端偏置磁场的等效方法

从磁致伸缩效应的基本原理出发,研究磁致伸缩换能效率与偏置磁场的对应关系,得到了换能效率的评价方法和用于评价永久磁铁及直流磁化线圈磁化效果的等效方法.该方法由永久磁化器和直流线圈同时提供方向相反的偏置磁场,通过调节线圈的电流,得到磁致伸缩换能效率与电流之间的关系;再利用换能效率仅与偏置磁场的大小有关而与偏置磁场的方向无关的对称特性,确定叠加偏置磁场的平衡点即叠加磁场强度为零的点,从而得到永久磁化器和直流线圈的等效关系.最后通过实验对等效关系进行了验证.     

基于EKF的双Y移30°六相PMSM无速度传感器控制系统研究

介绍了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的双Y移30°六相永磁同步电动机(PMSM)无速度传感器控制方法.本系统建立了六相双Y移30°绕组永磁同步电动机的数学模型和状态空间方程.通过选取dq旋转坐标系下的定子电流、电机转速和转子位置作为状态变量,选取定子电压和电流作为输入、输出向量,构建了EKF观测器.在dq旋转坐标下采用扩展卡尔曼滤波器获得转速和转子位置,并利用TMS320F2812型DSP芯片实现全数字控制.该方法不需要对多相永磁电机的结构作任何改变,同时适用于凸极和隐极永磁同步电机,在很宽的速度变化范围内都有较高的位置估计精度.实验表明该方法使系统具有更加良好的控制性能.     

异频供电永磁推进电动机矢量控制的数学模型与仿真

针对一种有两套以上不同极对数定转子的特殊结构高功率密度永磁推进电动机,提出了一种新型的矢量控制方法。介绍了这种电动机的结构,以两套极对数不同的定转子结构为例,建立了相应的永磁同步电机数学模型,介绍了通过不同频率的电源对其供电实现矢量控制的原理,分析了两套定、转子q轴电流给定值的分配和实现最大转矩/电流控制的方法,给出了整个控制系统结构框图。仿真结果表明,该文提出的异频供电永磁推进电动机数学模型及矢量控制方法在理论上是可行的,其控制效果良好,两套极对数不同的定转子模块同时出力,起到了提高功率密度的效果。     

S01—17103新结构定子永磁起动机

迪克斯汽车电器（上海）有限公司研制的起动机将永久磁铁的定位和辅极设计成为一个整体;并根据电机的实际尺寸要求,设计了永久磁铁的定位台阶,实现了永久磁铁的轴向定位;设计了安装斜角,保征了永久磁铁的径向定位;通过在辅极表面设置冲点而起到轴向固定的作用;该结构设计突破了传统的永磁电机定子安装结构,实现了永久磁铁、电刷保持架和电刷连接线的快速安装和固定,方便了电机的维护,