轨道交通用高温超导直线感应电机的设计与测试

高温超导直线感应电机对于城市轨道交通的发展具有重要意义.参考常规铜绕组直线感应电机的设计理论,对高温超导直线感应电机进行设计.结合高温超导带材的特性,设计超导绕组线圈的结构并选择单层整距集中绕组结构的方式对线圈在初级铁芯上进行排列,采用无磁材料制作薄壁杜瓦,最后将各个部分整体组装成高温超导直线感应电机试验样机.运用有限元分析软件ANSOFT对所设计的电机建模并进行仿真计算.制作铜绕组试制样机并搭建直线电机牵引测试平台对制作的电机样机进行测试,将试验结果和仿真结果进行对比分析,验证设计的合理性与可行性.     

低速圆筒型直线异步电动机电磁设计方法

本文提出了一种结构简单、易于加工制造的圆筒型直线感应电动机的设计。此种电机适用于推力为数十公斤的场合。文中推导了此种电机的主要尺寸、初级与次级电磁参数的计算公式。应用这些公式对研制的数台电机进行了计算,结果表明计算与试验基本符合。     

高温超导定子无铁芯感应电机电磁特性分析

近年来,世界各国对于超导技术纷纷投入巨资加紧研究与开发,抢占技术制高点,不断推动超导技术产生新的飞跃,超导技术的应用步伐也迅速加快.将高温超导技术与电机结合研制的超导电机具有明显的优势,但是超导电机若采用传统电机的铁芯结构,超导材料性能将受铁芯磁通饱和的制约.本文利用有限元分析方法对一台初步设计的定子无铁芯高温超导感应电机的电磁特性进行了仿真分析.     

电磁弹射用变极距直线电机电感参数分析

设计极距变化型长初级短次级直线感应电机,永磁体次级位于双边初级中,通过连接装置连接待弹射物体,完成弹射加速任务。直线感应电机初级绕组线圈采用分段供电模式,提高电磁弹射过程能源利用率。仿真分析极距值对初级线圈绕组自感和互感参量影响。建立有限元仿真分析模型,分析极距变化型直线感应电机磁场情况,为变极距直线感应电机分析奠定理论基础。     

直线感应电动机高速运动时的终端效应

为了深入了解直线感应电机的端部效应,以提高其性能,建立了直线感应电动机理想的一维数学模型,根据电磁场理论导出气隙方程的解,分析了模型的解及相关参数与磁场和推力的关系.分析表明:直线感应电动机高速运动时的端部效应主要由入端效应波引起,可采取增加电机极数,增大电机的次级电阻、气隙和电源频率,采用双层绕组或增加补偿绕组等措施,减轻端部效应的影响.     

平面感应电机研究与其开拓展望

平面感应电机是一种新结构电机。本文利用电磁场方程研究其性能,得到了电机次级电磁力矩、电磁功率、效率和功率因数的函数式,为平面感应电机设计提供理论依据,并对其开拓前景进行了展望。     

静止状态下直线感应电机的参数辨识方法

直线感应电机气隙较大,并且次级一般是由整块的铝板和次级铁轭压制而成.由于此种次级没有类似于旋转感应电机的鼠笼导条和短路环,导致次级漏感远远小于初级漏感.传统的测量电机参数的空载和堵转试验假设初、次级漏感相等,在直线感应电机中难以实施,因此测量直线感应电机的参数难度较大.本文提出了一种静止状态下直线感应电机的参数辨识方法,无须做空载和堵转试验,通过控制PWM逆变器就可以实现对直线感应电机的初级电阻R1、初级漏感L1、次级电阻R2、次级漏感L2和互感Lm的测量.在参数计算过程中引入了β参数,实验验证了该方法的准确性并且分析了β参数对该方法的影响.     

初级横向偏移时帽型次级直线感应电机特性分析

帽型次级直线感应电机被广泛应用于城轨交通系统中.当列车经过弯道时,帽型直线电机的初、次级之间会发生横向偏移,次级板涡流和气隙磁密的横向分布将会发生畸变,导致初级所受的侧向力不再为零.针对帽型直线电机横向偏移的特殊工况,研究了其电磁特性和力特性.首先,给出了帽型直线电机初级推力、法向力和侧向力的有限元求解公式.其次,通过建立帽型直线电机3-D有限元模型,分析了电机在不同偏移量下次级板涡流和气隙磁密的分布,计算了磁密横向分布的畸变率.最后,得到了不同偏移量下三维力随转差频率的变化曲线,对比了平板型电机和帽型次级直线电机的力学特性.研究结果表明,初级横向偏移时帽型直线电机能够提供更大的牵引力和法向吸引力及更小的侧向排斥力,提升电机的效率,增加车辆的稳定性.     

电压型逆变器控制的感应电机电磁设计

对由电压型逆变器供电的感应电动机电磁负荷的选择,定、转子绕组设计和工作性能计算进行了深入的分析,提出了与普通感应电机设计不同的特点,以解决变频器与感应电动机匹配的问题.     

圆筒型直线感应电动机暂态特性研究

采用与传统的用等值参数分析计算电机暂态过程的不同方法，从场的角度，通过暂态电磁的计算，求取直线感应电机的暂态特性计算中，比较全面地考虑了饱和，涡流及边端效应和齿槽的影响。计算结果与实验结果的较好吻合表明了该方法的有效性。     

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。     

轮毂电机嵌入式电磁离合器优化与动态分析

为了实现微型电动车轮毂电机设计小尺度化提高驻车制动灵敏性提出了一种嵌入式电磁离合器失电制动的新结构并进行了优化和动态分析。基于遗传算法对该电磁离合器结构参数、电磁吸力进行了优化分析优化得到的吸力比优化前的吸力增加了27.6 N;基于有限元方法对该电磁离合器的磁场分布、电流和电磁吸力、衔铁位移随时间变化等动态特性进行了精确计算分析。结果表明采用轮毂电机嵌入式电磁离合器的电磁吸力和动态响应时间能够满足微型电动车驻车制动要求。     

基于定子槽结构的永磁同步电机振动噪声优化

为了改善永磁同步电机一阶齿谐波引起的振动噪声,本文基于ANSYS Workbench多物理场耦合平台,对电机电磁噪声进行联合仿真,优化电机振动噪声。分析了一阶齿谐波引起的振动噪声所在的空间与时间阶次,通过对定子结构优化的方式降低电机的振动噪声。分析了定子槽的各种参数对电机气隙磁通密度的影响,并通过回归分析的方式得到其对电机气隙磁密的回归模型,通过优化算法找到最适合定子槽参数。经仿真分析表明优化后的电机气隙磁密得到明显改善,0空间阶次由12倍电磁频率引起的48时间阶次的电磁噪声得到了显著降低,证明了优化方案的可靠性。     

一种特殊结构永磁摆动电机的设计

研究了一种用于主动防护、光学成像等系统的一种永磁摆动电机的设计方法,其特点是永磁体切向充磁。以经典磁路计算方法,推导计算了反电势、力矩、电枢电感等电机特有参数。仿真结果表明在电机工作摆动范围内反电势与力矩波形均为平顶波,并得出了各参数的运算公式。用Maxwell2D软件进行有限元建模仿真分析,验证了各项磁路计算公式。该摆动电机功率密度较高,可靠性高,控制方式简单。     

转子有鼠笼绕组的反应式低速同步电机转矩特性研究

本文用d、q、O坐标系对反应式低速同步电机的参数进行分析,导出了电磁转矩表达式,讨论了各种参数对转矩特性的影响,并对该种电机的使用前景作了简要叙述。     

感应电动机直接转矩控制系统的模型参考自适应辨识

针对直接转矩控制的感应电动机调速系统，由于电机参数变化引起的低速特性不稳定问题，采用模型参考自适应辨识的方法，推导了一种基于感应电动机直接转矩控制系统的定子磁链自适应辨识方法。根据磁链的辨识值计算出电磁转矩；并讨论了感应电动机部分参数变化时引起磁链变化导致的转速动态变化；最后给出了在MATLAT／SIMULINK环境下的仿真结果。证明所提出方案可以较好地解决直接转矩控制的调速系统在低速范围内的静差问题。     

感应电动机模型参考自适应辨识及其应用

针对直接转矩控制的感应电动机调速系统由于电机参数变化引起的低速特性不稳定问题，推导了一种基于感应电动机直接转矩控制系统的定子磁链自适应辨识方法。根据磁链的辨识值计算出电磁转矩；并讨论了感应电动机部分参数变化时引起磁链变化导致的转速动态变化和自适应律调节器中参数的调节规律，最后给出了在MATLAB／SIMULINK环境下的仿真结果，证明所提出方案可以较好地解决直接转矩控制的调速系统在低速范围内的静差问题。     

三自由度电机及其解耦控制理论

本文建立了三自由度电机的电磁模型和力学模型,据此提出了三自由度电机的解耦控制理论.文中给出的仿真与实验结果表明,以上述理论为指导研制的三自由度电机伺服系统实现了无约束的三自由度运动.     

车用混合电磁作动器优化设计与试验研究

为了解决车用线性电磁作动器存在可靠性差的问题,设计了一种新型混合电磁作动器.针对该结构,采用改进天棚控制策略进行性能匹配,优化混合电磁作动器的性能参数,并以直线电机需要提供的峰值电磁推力为优化目标,优化混合电磁作动器的结构参数,最后试制实体样机并进行台架试验.试验结果表明,混合电磁作动器能够较好地改善车辆动力学性能,验证了样机的有效性.     

直线电机轮轨交通车站站台建筑限界研究

直线电机轮轨交通车辆通常车厢底板高度低,车体尺寸小,与传统地铁车辆相比,具有车辆限界小的特点.目前地铁车站站台边缘与车体间空隙过大,导致乘客上下车时经常发生踏空受伤事件.本文针对广州地铁4号线直线电机轮轨交通系统,采用车线动力分析的方法,建立了直线电机轮轨车辆侧向动态偏移计算模型,在此基础上分析了不同线路状态、不同运行速度等条件下车辆各方向运动情况,计算了站台面高度处车体的横向最大侧移,并以该值作为车辆限界确定站台与车辆间空隙.研究表明:广州地铁4号线站台与车辆间隙还可以缩小20 mm.