一种减小行波型旋转超声电动机径向滑移的方法

为了减小行波型旋转超声电动机定子与转子间的径向滑移,提出通过增大转子摩擦层径向最大剪切变形角的方法和基于定子与摩擦层间的黏滑原理来减小定子与转子间的径向滑移,分析了影响摩擦层的径向最大剪切变形角的因数;在ANSYS10.0中建立电动机定转子三维有限元接触模型;对影响定转子间径向滑移的因素进行仿真分析。分析结果表明,可以通过增大定子与摩擦层间的摩擦因子和增大摩擦材料的泊松比来减小电动机定子与转子间的径向滑移。摩擦材料泊松比的改变对减小径向滑移的贡献程度要大于定子与摩擦层间摩擦因子的改变对减小径向滑移的贡献程度。     

高速高效率的行波型锥面超声波电机

为了解决传统行波型超声波电机转速不高、效率低下且加工要求高的问题,提出一种新型锥面结构的行波型超声波电机.锥面电机采用锥面转子代替平面转子,定、转子之间的接触部分从上下平面过渡到内外侧锥面,并通过板簧实现接触面的偏心补偿.介绍适合锥面电机的定子结构,通过对定子内外侧锥角进行一系列的实验研究找到锥面超声波电机最适合的尺寸,采用ANSYS软件仿真发现,优化后的锥面定子最大振幅集中在定、转子接触部分,从而实现能量的高效传播.合理设计板簧尺寸,既补偿了定转子运行过程中出现的偏心现象,又在一定程度上大大简化了电机加工工序.研制直径为30 mm的行波型超声波电机样机,实验结果表明,该锥面超声波电机空载转速高达400 r/min,堵转力矩达到0.08 N·m.     

从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗

高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的.转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁.从电机设计的角度，采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响.利用傅里叶变换，得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量，然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗，并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证.结果表明，3槽集中绕组结构中含有2次、4次等偶次空间谐波分量，该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗.定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大，合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.     

环状压电超声电机的多频率驱动分析与实验

针对压电超声电机的多频率驱动问题进行研究,设计并制作了利用定子内圆周面驱动的环状压电超声电机,明 确了利用行波驱动电机转子的机理。通过有限元计算给出了电机定子所用弯曲模态的振型与位移云图。以计算结果为基础, 分析了电机所用的压电陶瓷片的极化分区与定子弯曲模态激发之间的关系,得出了所用的压电陶瓷片能够实现电机多频率转 动的结论。完成了所研制的超声电机的多频率驱动实验。实验结果表明,电机能够实现在多频率点的转动。依据本文分析思 路,可以对其他结构形式的超声电机的多频率驱动问题进行研究。     

基于动态模型的感应电机参数辨识方法

为了得到感应电机高性能交流调速方法中用到的电机参数,基于感应电机的数字控制平台,采用脉冲电压、阶跃电流注入的方式,检测定子电流或定子电压响应,并通过曲线拟合来辨识电机参数。进行仿真和实验研究,得到了定子电阻、定转子总漏感、转子时间常数等参数。     

双锥面齿自支撑轴系行波超声电机设计与有限元分析

针对传统的行波超声电机定转子接触面小、输出力矩小,需要轴承定位,存在润滑问题,设计了一种新型双锥面齿驱动的自支撑轴系行波超声电机。首先设计了双锥面齿超声电机的结构,并分析其运行机理,然后利用有限元软件对电机的定子进行模态分析、谐振分析和瞬态分析,不但精确地预测了电机的激励频率,得到定子的振动模态图,而且从理论上获得其振幅和阻抗随频率的变化规律,以及定子齿端上某点随时间变化的位移曲线及其椭圆运动轨迹。最后利用自行研制的电机样机进行了实验,该样机的最大堵转力矩是0.48 N.m,是与其相近尺寸的传统单面齿超声电机的1.7倍,样机的最大空载速度是86 r/min。     

行波型超声电机与纵扭型超声电机的比较

基于纵扭型超声电机与行波型超声电机发展存在的问题,笔者分别从超声电机的驱动机理、压电陶瓷逆压电效应的能量转换以及定、转子之间的接触形式三个方面对两种电机进行了详细的分析比较,指出了纵扭型超声电机比行波型超声电机对提高超声电机的性能更具有潜在的优势;同时指明当前阻碍纵扭型超声电机发展的几点不利因素.最后,从发展的角度说明了纵扭型超声电机的发展前景是非常美好的.     

超声电机定、转子接触微观力学模型

针对现有超声电机定、转子的接触模型未考虑表面粗糙度的影响,因而不能反映定、转子的实际接触状态这一问题,以定、转子接触的微观力学特性为研究对象,依据分形几何表征摩擦层表面的表面形貌,并通过实验确定了由摩擦材料构成的半球体的相对变形、相对接触面积和相对压力之间的函数关系.建立了考虑表面粗糙度影响的定、转子接触微观力学模型;基于力学模型计算实际接触点数、实际接触面积与总的预压力之间关系.研究结果表明,摩擦层的变形量、接触面积和相对压力之间的呈非线性关系,实际接触面积在名义接触面积的三分之一之内.     

大型感应电机定子绕组故障建模与仿真

介绍一种分析三相感应电机定子绕组故障的新模型,该模型由原始的相轴线模型经过变换得来,可应用于电机定子三相参数不对称的状态,编写适合三相感应电动机定子对称与不对称运行状态的仿真计算程序,通过实例对感应电动机的定子匝间短路和单相短路时的运行过程进行仿真计算,并对仿真结果进行分析.     

高速电机的设计特点及相关技术研究

简要介绍了高速电动机和发电机的结构类型、设计特点、关键技术及研究现状.以高速永磁电机为例，重点阐述了高速转子的电磁与结构设计、转子强度与刚度分析、永磁体的保护方法、定子铁心与绕组的结构设计与电磁性能计算、高频与高速附加损耗计算、温升计算与冷却散热方式.此外还简要介绍了高速磁悬浮轴承的结构原理与控制方法、高速发电机和电动机的功率变换与控制技术，并对高速电机的发展趋向进行了展望.     

Effect of thickness of friction material on contact state of ultrasonic motor

Performances of ultrasonic motor (USM) considerably depend on contact state between stator and rotor.Based on an electric contact method,the effects of thickness of single homogeneous friction material...     

异步电机的直接转矩控制仿真

采用空间矢量建立异步电机数学模型,利用Matlab中的Simulink库搭建了完整的仿真系统,并对仿真系统中的异步电机模块、逆变器模块和控制模块的搭建做了详细的描述。控制模块基于定子坐标系计算出转矩和定子磁链,根据转矩值和定子磁链值再发出控制开关量,以获得转矩的高动态性能。直接转矩控制与矢量控制相比,省去了复杂的坐标变换,克服了对电机转子参数的依赖性,具有转矩响应快的优点。仿真结果表明,直接转矩控制在异步电机中高速工况下具有良好的控制效果。     

主动磁悬浮轴承的工作原理及发展趋势

磁悬浮轴承是利用磁场力将转轴悬浮在磁场中，使转轴在空间无机械接触、无磨损地旋转的一种新型高性能轴承。与传统轴承相比，具有许多优点。介绍了主动磁悬浮轴承的结构和工作原理，提出了磁悬浮轴承的现存问题。     

Contact analysis and modeling of standing wave linear ultrasonic motor

A contact model for describing the contact mechanics between the stator and slider of the standing wave linear ultrasonic motor was presented. The proposed model starts from the assumption that the vibration characteristics of the stator is not affected by the contact process. A modified friction models was used to analyze the contact problems. Firstly, the dynamic normal contact force, interface friction force, and steady-state characteristics were analyzed. Secondly, the influences of the contact layer material, the dynamic characteristics of the stator, and the pre-load on motor performance were simulated. Finally, to validate the contact model, a linear ultrasonic motor based on in-plane modes was used as an example. The corresponding results show that a set of simulation of motor performances based on the proposed contact mechanism is in good agreement with experimental results. This model is helpful to understanding the operation principle of the standing wave linear motor and thus contributes to the design of these types of motor.     

EMS型磁浮列车驱动力和悬浮力的计算新方法

针对电磁悬浮(EMS)型磁浮列车用凸极直线同步电机定子和转子齿槽不连续分布的特点，提出一种基于解析的驱动力和悬浮力计算新方法.该方法在分析列车运行时所在位置处的定子和转子几何分布和载荷分布基础上，根据列车所在位置处的定子电流磁动势分布和磁场强度的分布，计算出所有驱动力的大小.通过研究列车所在位置处的定子与转子总的磁导率函数分布和励磁曲线分布，得出列车运行过程中所有悬浮力的大小.计算结果表明，驱动力和悬浮力的波动频率是定子电流变化频率的6倍.当转子极距大于定子极距时，可以获得较大的悬浮力和驱动力，驱动力和悬浮力的波动也相对较小.     

A new visco-elastic contact model of traveling wave ultrasonic motor with stator frictional layer

A new contact model of traveling wave ultrasonic motor (TWUSM) with a visco-elastic stator frictional layer was presented. In this model, the initial boundaries were revised, and the rotor revolution speed could be calculated iteratively. This model was compared with compliant slider and rigid stator model. The results of motor characteristics simulations showed that the motors based on this model would gain bigger stall torque. Then the friction and wear characteristics of two models were analyzed. The motors based on this model had lower coefficient of friction and better wear resistance.     

静止坐标系下交流电机数学模型仿真分析

分析了静止坐标系下交流电机按转子磁场控制和按定子磁场控制两种不同的数学模型，并给出它们在matlab／simulink下的动态仿真结构。在同一电机参数下，比较两种不同模型的仿真结果。     

感应电机定子绕组故障仿真模型研究

把感应电机定子侧绕组的每一个并联分支看成是一个支路,转子侧等效为d轴和q轴两个相互垂直的绕组,建立了基于绕组并联支路的感应电机磁链方程和电压方程.根据故障后支路的电压方程和磁链方程得出了各种绕组短路故障的等效模拟电路;对于绕组断线故障,可令该绕组的阻抗为一个相当大的数来模拟,最后用一个45 kW的电机参数进行仿真.