短定子超导直线感应电机性能研究

建立了短定子有、无铁心超导直线感应电机三维有限元分析模型,分析了额定工况下有、无铁心超导直线感应电机的涡流和磁场以及各分量的分布情况.研究了无铁心超导直线感应电机在不同频率下的推力变化规律,并与相同功率等级的铜线圈直线感应电机的牵引曲线进行了对比.对比了额定工况下有、无铁心超导直线感应电机的推力、法向力以及性能参数,可...     

轨道交通用次级分段型直线磁通切换永磁电机研究

基于城市轨道交通直线牵引系统,已有研究成果综合比较了直线感应电机(LIM)和次级齿槽型直线磁通切换永磁(LFSPM)电机,结果表明次级齿槽型LFSPM电机具有推力密度大、效率高和功率因数高等优点。然而,其次级为齿槽结构,如应用于轨道交通等长距离驱动系统时,则会增加次级体积及材料和加工成本。为了进一步降低次级成本,该文首先提出一种次级分段型LFSPM电机拓扑结构,该电机次级无轭部,仅由分段导磁块组成,次级材料体积小、成本低。通过对该电机的气隙磁场进行谐波分析,推导了推力产生的机理。然后在直线电机驱动地铁的实际尺寸及运行工况条件下,建立了该电机的二维有限元仿真模型,并对关键参数进行了优化。最后,在最优结构的基础上,结合广州地铁4号线,对比分析了该电机和LIM的系统成本和能耗。为该类电机在轨道交通直线牵引系统实际应用奠定了理论基础和设计参考。     

永磁开关磁通直线电动机优化设计

采用基于有限元法的单参数优化方法分析了6/5和6/7动/定子极永磁开关磁通直线电动机的主要设计参数对推力的影响,最大化了其在固定铜耗下的推力。比较两种电机的优化结果,发现其参数优化值和最大推力基本相同,但6/5动/定子极电机的定子结构更为简单。随后采用基于遗传算法的全局优化对6/5动/定子极电机的单参数优化进行了验证。最后,通过对电机端部尺寸的优化,将6/5动/定子极电机齿槽力降低了40%。     

活塞压缩机用新型双管直线感应电动机特性计算与仿真分析

为了克服管型直线感应电机结构简单,单位体积推力小的缺点,设计了具有内外双定子、中间动子结构的新型双管型直线电机.建立了计及边端效应的电机等效电路模型,推导出了电磁推力、功率与效率等通用特性关系武.通过仿真获得了更加接近实际的电机特性曲线.结果表明,电机推力大、整机效率高,为其电磁设计与活塞的动力特性分析提供了一定理论依据.     

长定子同步直线电动机的设计及其优化

详细讨论了长定子同步直线电动机的设计过程 ,给出了电机基本参数以及推力与电流比的计算公式。并采用遗传模拟退火算法对长定子同步直线电动机进行了优化 ,取得了良好的优化效果。     

横向磁场磁通切换电励磁磁悬浮直线电机的研究

在传统磁通切换直线电机的基础上,提出了一种可用于轨道交通的横向磁场磁通切换电励磁磁悬浮直线电机（TMFFSEEMSLM）。研究TMFFSEEMSLM的结构与运行原理,该电机的定子为U形磁极,动子为双H形并通过横梁连接,产生横向磁通进行导向,电枢绕组和励磁绕组均位于电机短初级上实现磁通切换,次级仅由导磁铁心构成,电励磁实现气隙磁场调节,极大地降低了远距离轨道交通的制造成本,磁悬浮使电机的初级和次级实现无摩擦运动;建立该磁悬浮直线电机的数学模型,推导电压、磁链方程以及悬浮力、电磁推力和导向力的解析表达式;建立电机的三维有限元模型,分析电机的磁场分布及其电磁参数,对电机的悬浮力、电磁推力、导向力进行仿真,研究结果验证了电机结构的可行性,可以实现牵引、悬浮与导向的一体化。     

双馈直线电机起动方法的研究

文章分析了双馈直线电机(DFLM)直接起动时起动电流及起动转矩存在的问题,探讨了DFLM在各起动方法下的起动性能,根据DFLM双边可控的特点提出了双馈双变频起动方法,并与定子工频起动方法下电流等参数的变化规律进行了对比。在Matlab/Simulink环境下,根据数学模型搭建了DFLM在d-q坐标系下的仿真模型,对上述分析进行了仿真验证。结果表明相对于直接起动以及定子工频起动等方法双馈双变频起动可以明显减小起动冲击电流,改善DFLM的起动性能。     

中速磁浮无铁心永磁直线同步电机的结构优化

中速磁浮列车采用单边长初级无铁心永磁直线同步电机(IPMLSM)作为牵引电机，因为这种电机具有结构简单、运行平稳、无轮轨摩擦以及法向吸引力接近于0等优点，但是由于该电机定子无铁心，导致其推力密度较小，且永磁材料使用过多及定子绕组沿轨道长距离铺设，使电机效率进一步降低。为了提高电机性能，在IPMLSM基本结构的基础上，提出一种新型永磁体装配结构，可提升电机推力密度；并根据长定子IPMLSM绕组的特点，优化绕组导体截面，获得适用于中速磁浮列车IPMLSM定子绕组导体的宽与高之比，进一步提升电机的推力密度。最后，制作IPMLSM小型样机实验装置，对比实验结果验证了所提改进结构的优越性。     

轨道交通用磁通切换永磁直线电机空间矢量脉宽控制

随着城市轨道交通的快速发展,直线电机在该领域的应用得到广泛关注.本文研究一种磁通切换型永磁直线电机,其永磁体和电枢绕组都置于初级动子,而次级长定子仅由导磁铁心组成,结构简单.因此,该电机兼具永磁同步直线电机功率密度高和直线感应电机定子结构简单的优点,特别适用于如轨道交通等长定子场合,可大大降低系统成本.针对电流滞环控制方法精确度不高的问题,本文采用了空间矢量脉宽调制算法来研究该磁通切换直线电机动态性能.利用Matlab/Simulink搭建了电机的系统仿真模型,在此基础上研究了该电机负载动态变化时的推力响应及动态性能,仿真结果验证了模型的正确性和有效性,为实际的直线电机控制系统提供了参考和依据.     

基于解耦策略的直线感应牵引电机法向力自适应最优控制

中低速磁悬浮列车和部分地铁车辆均采用直线感应牵引电机作为驱动机构,该电机特有的边缘效应和法向力对直线感应牵引电机的效率以及性能均产生很大的负面影响,因此直线感应牵引电机采用常规的电传动控制策略并不能取得良好的控制效果。该文充分考虑边缘效应的影响,建立了直线感应牵引电机的数学模型。将推力与磁通进行解耦,并分析磁通、推力与电流控制环节的非线性与时变性,提出了神经自适应控制的设计方法。分析了法向力的组成与特性,得出其数学表达式,以推力与磁通解耦为基础,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现直线感应牵引电机的损耗最优控制。计算机仿真与实验对所提控制策略与传统控制策略进行对比,验证了该方法在典型工况下的有效性。