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。     

一种改进的永磁直线电机气隙磁场解析计算方法

为了更加准确地计算永磁直线电机矩形开槽情况下的气隙磁场分布,提出了一种改进的许-克变换解析计算方法.首先,采用等效磁化电流法,建立永磁直线电机初级铁芯无槽情况下的气隙磁场模型;其次,根据永磁直线电机的结构尺寸,并考虑初级铁芯矩形开槽的影响,对传统的许-克变换方法加以改进;然后,利用改进的许-克变换方法,解析计算矩形开槽永磁直线电机的气隙磁场分布.理论分析和真实的数据计算结果表明,与传统的许-克变换方法相比,所提出的方法更接近于有限元软件的计算结果.最后,根据改进的许-克变换解析计算方法,对电机气隙磁场分布进行优化设计,试制了一台短次级圆筒型永磁直线发电机.     

新型永磁转子偏转式三自由度电机磁场特性分析

在简述永磁转子偏转式三自由度电机的工作原理和优越性能的基础上,针对该新型永磁多自由度电机的结构提出了气隙磁场的计算方案,建立了球坐标下标量磁位和气隙磁通密度的计算公式。同时基于三维有限元软件,建立起转子磁场模型并进行仿真计算,给出了不同充磁模式下的磁通密度分布情况,与解析计算结果进行了对比验证。理论分析和计算结果表明了所设计结构的有效性,转子易于实现三自由度偏转运动,其结果可为进一步的研究和实验设计提供借鉴和参考。     

永磁直线振荡电机各种励磁磁场的有限元分析

采用轴对称有限元法分析了动铁芯式直线振荡电动机的磁场,编制了可视化轴对称非线性磁场有限元法分析程序,分析了各种磁场的磁力线分布,包括永磁体产生的磁场、两线线圈分别作用后的磁场、以及铁芯移动在各位置上的磁场。分析结果具有较高的精度,为合适的励磁电流的选择,提供了极大的方便。本文这些分析为进一步进行推力计算、控制线路设计提出了理论依据。     

定子斜槽的新型车用混合励磁永磁同步电动机研制

在综合了各种车用电动机的性能特点后,研制出一种定子铁心槽为斜槽的特殊结构的混合励磁永磁同步电动机。仿真结果表明:定子斜槽混合励磁永磁同步电动机可以有效减小异步附加转矩,使电动机转矩脉动大大降低,电动汽车运行更加平稳舒适。同时,由于混合励磁永磁同步电动机具有励磁磁场可调节的特点,所以解决了弱磁调速困难的问题,在很宽的范围实现了恒功率调速。     

一种新型混合励磁分段转子开关磁阻电机

分段转子开关磁阻电机磁路短、损耗小,但功率密度低。在该电机的定子槽口增设12块永磁体,构成一种新型12/8极混合励磁分段转子开关磁阻电机。介绍混合励磁分段转子开关磁阻电机的拓扑结构和工作原理,建立电机的数学模型,分析永磁体的工作模式,并用等效磁路法验证其增磁作用。使用有限元法仿真其静态和动态特性,分析永磁体厚度对电机的影响、在不同电流下永磁体转矩与总转矩的占比关系。与传统分段转子开关磁阻电机进行对比,混合励磁分段转子开关磁阻电机的平均转矩提高10.7%,转矩脉动减少11.1%。     

多自由度结构动力反应拉氏变换法

本文通过L变换,把多自由度动力反应的微分方程组,变为含复参数的代数方程组。然后经L~(-1)变换和逐次求解代数方程组的方法求近似解,方法简单、精度高。     

纵弯复合多自由度超声电机的研究

提出了一种新型单振子多自由度超声电机结构,由单一驱动足产生多自由度驱动轨迹,驱动转子多自由度运动,其输出端驱动质点运动轨迹的大小和方向可以通过两正交换能器的复合激励进行矢量控制,可以产生3种改变运动方向的正交椭圆轨迹.对十字交叉换能器做了模态分析,对纵振和弯振做了模态简并,建立了驱动足的运动轨迹方程,并分析了典型驱动方式下驱动足的运动轨迹.研制了一种基于单振子纵弯换能器驱动的多自由度球形超声电机,该电机具有结构紧凑、绝对输出力矩大、驱动简单等优点,从根本上解决了多振子驱动形式带来的各驱动振子之间的相互干扰和阻碍问题.实验测试样机绕X、Y轴旋转时,输出转距为0.97 N·m,最高转速为11 r/min,绕Z轴旋转时,输出转距为0.27 N·m,最高转速为66 r/min.     

齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机

将电机中固有的齿谐波磁场在转子绕组中感应的齿谐波电动势应用于混合励磁永磁同步电机的励磁中,不仅可以提高材料的利用率,而且便于实现电机的无刷化。该文分析了齿谐波磁场的产生机理及它在转子绕组中感应齿谐波电动势的情况,在此基础上提出了一种新型的基于齿谐波磁场励磁的混合励磁永磁同步发电机。为了验证齿谐波励磁的混合励磁的可行性,试制了一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机。实验结果表明:齿谐波磁场在转子绕组中感应的齿谐波电动势可以用于实现混合励磁永磁同步电机气隙磁场的调节。     

基于分段线性电感混合励磁双凸极电机的建模仿真

混合励磁双凸极电机是近些年发展起来的一种新型调速电机.在对电机本体研究的基础上,采用分段线性化方法解决绕组电感的非线性问题;并根据电压、转矩、机械运动、位置信号等数学模型,利用MATLAB/Simulink进行建模仿真.仿真结果中励磁电流、转速、转矩符合理论分析,为今后的深入研究奠定了基础.     

交流励磁电机系统的谐波分析

交流励磁电机和交交变频器是交流励磁电机系统中最主要的两个谐波源.交流励磁电机的参数计算采用多回路分析方法,计及空间气隙谐波磁动势和定、转子齿槽效应;交交变频器采用面向线路的模型,并加入两管换流模式和正、负组换流模式.仿真结果与实验进行了对比,并在此基础上,详细讨论了:1) 交交变频器两管切换、正负组切换对系统谐波的影响;六脉波与十二脉波变频器的谐波比较;2) 交流励磁电机的空间气隙谐波磁势,定、转子的齿槽和定、转子短距系数对系统谐波的影响.归纳了交流励磁电机系统中谐波的抑制措施.     

基于等效磁路的并列结构混合励磁发电机磁场仿真分析

分析了切向永磁和爪极电励磁在转子中并列组合的混合励磁发电机的结构特点和工作原理,建立了等效磁路模型．由等效磁路模型推导了气隙磁密与励磁电流、磁钢厚度和极对数等参数的关系式,给出了参数计算的方法,并计算了等效磁路模型不同励磁电流下的气隙磁密大小．采用有限元分析软件对发电机建模,仿真分析了发电机的磁场分布,得到气隙磁密与各参数之间的变化关系曲线．仿真结果与等效磁路模型相符,验证了等效磁路模型的正确性和参数计算的有效性,为并列结构混合励磁发电机的设计和参数分析提供了参考．     

基于Hilbert-Huang变换的多自由度参数辨识

Hilbert Huang变换（简称HHT）是近年来发展起来的一种新的时间序列信号分析方 法,特别对非平稳信号和非线性信号的分析有较好的适定性.该文结合HHT和状态变量分析 方法对多自由度系统的模态频率和阻尼比进行了辨识.首先,用经验模态分解对测得的激励 响应信号进行分解,然后对分解结果进行Hilbert变换,求出瞬时幅度和相位,再通过线性 最小二乘拟合求出模态频率和阻尼比.最后的仿真结果显示本文方法是可行的.     

基于HHT方法的时变多自由度系统的参数识别

将HHT(Hilbert-Huang transform)方法与数学规划方法相结合,用于时变多自由度系统的参数识别.把响应信号如加速度信号通过一个窗函数,得到要研究的某阶模态成分,然后通过经验模态分解(EMD)把通过窗函数的信号分解成各个本征模函数(IMF),对分解出来的IMF进行希尔伯特变换得到该阶模态的瞬时频率,以待识别的刚度或质量参数作为设计变量,极小化计算得到的频率与瞬时频率之差的平方和.对应该平方和最小的刚度或质量值即为选定时刻识别得到的刚度或质量参数值,并进行了数值仿真.     

梁-多自由度耦合系统的振动响应分析

采用递归方程方法，对梁-多自由度耦合系统的振动响应进行了分析，得到了该耦合系统在简谐激励作用下振动响应的解析表达式，在此基础上，仍应用递归方程方法对该耦合结构的固有特性进行分析，给出了固有频率及模态振型的公式．根据所推导出的解析表达式，对无阻尼耦合系统给出了相应的数值算例，并同采用分段求解方法得到的数值结果进行了比较，二者之间良好的一致性验证了所提出方法的正确性，而且对其他类似的耦合结构也可以采用该方法进行分析．     

多自由度机构动力分析的一种新方法

本文提出机构的传动加速度和始原加速度等一些新概念,由此推论得到一种建立多自由度机构运动微分方程的新方法。利用该方法建立运动方程时,借助于机构运动分析的结果,避免了复杂的解析推导,特别适合于用计算机作数值分析。文中附有应用举例。     

一种混合励磁无刷直流电机的分析和设计

针对普通永磁无刷直流电机由于调磁困难而限制了其使用范围这一问题,研究了一种永磁磁极与调磁线圈混合励磁的新型永磁电机.首先给出了该型电机的结构及工作机理,然后对其磁链、反电势、电感等静态特性进行分析和仿真研究,以验证理论的正确性,最后通过样机实验验证了该型电机的可行性.     

多自由度法用于滚刀精确设计的理论解析

本文对多自由度法用于滚刀精确设计进行了理论解析和公式推导．     

电动汽车非对称混合磁极永磁电机优化与分析

针对传统稀土永磁电机稀土材料用量大、齿槽转矩过高等问题,提出了一种非对称混合磁极永磁电机结构。首先,建立等效磁路模型;其次,对电机进行参数化建模,选取铁氧体宽度等电机参数进行灵敏度分析,根据灵敏度结果,分别采用BBD算法与MOGA-Ⅱ法相结合的混合算法和CCD多目标算法优化;最后,确定电机的最优尺寸参数,分析比较非对称混合磁极永磁电机与传统V型电机的电磁性能。结果表明,相较于传统V型结构电机,非对称混合磁极永磁电机的转矩脉动与齿槽转矩分别降低14%和71%,且钕铁硼材料使用量减少14.3%。因此,所提出的新型电动汽车非对称混合磁极永磁电机结构有效解决了稀土材料用量大、齿槽转矩过高等问题,为汽车用永磁电机提供了一定的理论参考。     

混合驱动平面2自由度七杆机构的可动性分析

提出了单环运动链的可动性条件与其工作空间相结合,分析、求解平面多环、多自由度机构可动性的方法.该方法既适用于手工分析,也适用于计算机编程.利用这种方法详细地分析了混合驱动平面2自由度七杆机构的可动性问题.首先分析了七杆机构中2个五杆闭环运动链对应的2种五杆机构的可动性,得出了每一种五杆机构的2个连架杆成为曲柄的最小尺寸条件;然后分析了2种五杆机构的工作空间,得出了因环路之间的耦合而对于其可动性的进一步限制条件,从而最终得出了混合驱动平面2自由度七杆机构的3个连架杆成为无条件曲柄的可动性充分必要条件.最后给出了实例,并进行了仿真,验证了该方法的正确性.