基于RSM-正交法的磁障式直线永磁游标电机的设计与优化

针对直线永磁游标电机的损耗问题,提出一种磁障式拓扑结构。通过在次级的凸极齿加入隔磁磁障,使次级对磁通的流动具有导向作用,减少涡流损耗,提高电机的磁场调制能力。在此基础上,设计一种磁障式直线永磁游标电机,采用响应面(RSM)-正交法对电机的推力性能进行优化。首先,通过对电机进行灵敏度分析,确定显著变量。其次,根据RSM法建立优化目标响应与显著变量之间的拟合模型,并对其拟合精度进行评估。最后,基于该模型进行正交试验,根据正交试验的数据进行极差分析,得到电机的最优结构参数。有限元实验结果表明,采用RSM-正交优化方法的电机性能得到大幅提高,并且可以节省优化时间,提高优化效率,对直线永磁游标电机的设计与优化有重要的参考价值。     

聚磁式横向磁通永磁直线电机的变磁导等效磁网络

针对传统横向磁通永磁直线电机空间利用率低的问题,提出一种动子三面墙聚磁式结构的新型横向磁通永磁直线电机,该电机具有高推力密度和高可靠性的特点。首先,介绍横向磁通永磁直线电机(TFPM)的基本结构和工作原理;其次,通过分析在定子和动子不同位置时电机的磁力线分布情况,依次建立等效气隙磁导模型,凸极平面结构等效磁路模型和完整的变磁导等效磁网络模型;最后,将变磁导等效磁网络模型与三维有限元模型的磁链结果进行对比分析,并搭建样机的实验平台,将变磁导等效磁网络模型与有限元模型及样机空载实验的反电势(EMF)计算结果进行对比分析,验证了变磁导等效磁网络模型的结果与有限元分析结果具有良好的一致性,进而证明变磁导等效磁网络模型的正确性。     

基于改进粒子群算法的无轴承永磁同步电机多目标优化设计EI北大核心CSCD

为了提升内置式无轴承永磁同步电机的转矩性能和悬浮性能,提出一种基于响应面法和粒子群优化算法的内置式无轴承永磁同步电机多目标优化设计方法。首先,介绍内置式无轴承永磁同步电机的悬浮力产生原理。其次,阐明所采用的响应面法和多目标粒子群优化算法的原理。再次,根据所提出的多目标优化设计方法,按照灵敏度分析、响应面法建模和多目标粒子群优化的步骤对内置式无轴承永磁同步电机进行优化设计,并对优化后电机和初始电机的转矩和悬浮性能进行对比分析。最后,制作优化后的样机,并构建实验平台对样机性能进行测试。     

平板型永磁直线同步电机推力特性的优化设计

为了抑制永磁直线同步电机的推力波动,提升平均推力,以12槽10极平板型永磁同步直线电机为研究对象,对电机的设计参数进行优化.首先,采用Taguchi法的敏感性分析,从12个设计参数中选出6个敏感参数,确定为优化变量.然后,通过Kriging模型辅助的多目标粒子群优化,获得推力波动和平均推力的Pareto前沿.结果显示,与原始电机相比,优化后的永磁同步直线电机的推力波动减小了64％,且平均推力提升了6.6％.配合斜极,推力波动减小量可进一步达到92％.最后通过实验验证了电机性能的改善.     

磁路互补型横向磁通切换直线电机电磁推力计算与特性分析

有铁心永磁直线电机由于齿槽、边端效应及电枢电流谐波等,不可避免地会产生较高的电磁推力波动,电磁推力波动直接影响直线电机运行精度和平稳性。该文对具有磁路互补特征的横向磁通切换直线电机展开电磁推力特性研究,通过等效磁路法分析其磁场分布规律,得出该电机次级具有等磁位的电磁特性;基于气隙磁动势-磁导分析方法,揭示互补磁路条件下,该有铁心电机消除齿槽推力波动,实现有铁心电机无齿槽效果的机理;基于该电机磁场分布特征,建立其许-克变换气隙磁场计算模型,提出定位力、电枢绕组磁阻力及永磁推力等电磁推力快速准确的计算方法,获得该电机各电磁推力特性;对样机进行了空载感应电动势和电磁推力的测试实验,对比实验和仿真结果,验证了理论分析模型及计算方法的有效性和准确性。     

新型斜气隙圆筒型横向磁通切换直线电机及其建模分析

该文提出一种斜气隙圆筒型横向磁通切换直线电机(oblique air-gap tubular transverse flux switching permanent magnet linear motor,OATTFS-PMLM)的方案,该新型直线电机综合磁通切换永磁直线电机和横向磁通永磁电机的优点,电枢绕组和永磁体均位于电机初级,次级结构只有铁心,且电负荷和磁负荷在结构上互相解耦,采用斜气隙和圆筒型结构,减小气隙磁阻和避免横向端部效应,具有次级结构简单、可靠性高且带负载能力强的优点。介绍该种电机的基本结构和运行原理,建立基于磁导的电机数学模型,并推导出空载主磁通、空载反电动势、电磁力与主要尺寸之间的关系式。分别通过二维和三维有限元法(finite element method,FEM)仿真计算电机磁场,并通过与传统圆筒型初级永磁直线电机对比研究,分析所提电机结构的合理性和有效性。研制一台实验样机,进行空载感应电动势和静态推力的测试实验,通过对比实验和仿真结果,验证理论分析的有效性和新结构电机原理的正确性。     

基于响应面法的圆筒型永磁直线电机推力特性优化

为了提高圆筒型永磁直线电机推力和降低电机的推力波动,采用响应面法和遗传算法对电机进行优化设计.利用响应面法建立电机平均推力和推力波动的解析模型,建立目标函数.为了计算由响应面法得到的二阶解析模型的系数,应用有限元法,采用Box-Behnken法对几何设计变量进行了数值实验.利用遗传算法作为搜索工具,对电机进行优化设计,...     

双向交链横向磁通平板型永磁直线同步电机

提出双向交链横向磁通平板型永磁直线同步电机的方案,克服了传统横向磁通永磁电机初级空间利用率不高的缺陷.初级铁心单元加工方便,能够充分利用次级永磁体,有效减小次级永磁体的极间漏磁,增加与绕组相交链的磁链,提高电机的空载感应电动势.文章介绍了电机的结构并阐述了其工作原理,利用磁路法建立了电机的三维等效磁网络模型,推导出了电机的空载主磁通和空载感应电动势表达式,将次级永磁体等效成面电流,获得了推力表达式,通过三维有限元方法计算电机磁场和推力.研制了一台实验样机,测得了空载感应电动势和静态推力.理论分析与实验结果基本吻合,验证了理论分析的有效性.     

基于改进粒子群算法的永磁直线电机优化设计

永磁直线电机的优化是一个多维的非线性问题,本文将永磁体等效为磁化电流,对磁化电流傅里叶变换来构建永磁直线电机模型,根据模型推导出目标函数。对于电机参数的优化,本文采用改进的粒子群算法来优化直线电机,在优化过程中增加了遗传算法中的交叉这个过程,实现了粒子群算法与遗传算法相结合,这种改进的算法不仅能减少迭代次数,让目标函数快速收敛,还能防止陷入局部最优,提高算法寻找全局最优的可靠性。     

一种新型横向磁通永磁电机的建模与参数优化

针对聚磁式组合定子横向磁通永磁电机优化设计这一复杂非线性规划问题,首先分析了电机主要结构参数与力能指标的关系,确定了优化目标和优化变量,并在此基础上提出一种磁场分析和插值计算相结合的特种电机优化建模方法.从而克服了等效磁路优化模型计算精度低和三维磁场模型计算效率低的不足.同时将随机智能优化方法粒子群算法及其改进算法引人电机参数的优化过程,避免了传统优化方法对优化变量初始点的强依赖性.通过对不同优化结果的对比、分析,表明在满足样机输出转矩要求的前提下可以实现转子磁钢用量和电机整体体积最小的尺寸优化目标,充分证明了优化设计的正确性和工程实用价值.     

横向磁场永磁电机

文章详细介绍了横向磁场永磁电机的工作原理、分类分各自的结构特点和发展状态，概述了横向磁场永磁电机的优缺点及其应用前景。     

Design of Flux Observer Robust to Interior Permanent-Magnet Synchronous Motor Flux Variation

This paper presents a modified flux observer which is robust to the variation of the permanent-magnet flux linkage of an interior permanent-magnet synchronous motor (IPMSM). The IPMSM is driven by a current-regulated inverter, where the d-q axis currents are controlled by two proportional and integral controllers with feedforward cross-coupling decoupling terms. The integrator outputs of the current regulator reflecting flux errors are used to compensate the flux variation according to the operating temperature and manufacturing tolerance. The proposed flux observer shows satisfactory performance not only in maximum torque per ampere operating region but also in flux weakening region. The experimental results reveal the effectiveness of the proposed observer.     

各向异性横向磁通永磁直线电机穿片漏磁分析

由于磁通三维分布结构特点,横向磁通永磁直线电机(Transverse Flux Permanent Magnet Linear Machine,TFPMLM)存在特殊的穿片漏磁。为提高等效磁路法计算精度,TFPMLM轴向漏磁的准确计算十分必要。本文结合TFPMLM磁通路径特点对穿片漏磁形成机理进行分析,推导轴向叠片各向异性穿片漏磁通解析表达式,并研究穿片漏磁与叠压系数、极弧长等电机参数之间的关系。采用有限元分析和实验验证TFPMLM轴向穿片漏磁计算方法的正确性和准确性。研究结果为横向磁通永磁直线振荡发电机设计提供了理论依据。     

基于SVPWM的转子磁场定向磁链闭环矢量控制系统研究

介绍了电压空间矢量脉宽调制的原理.针对测速的特点,采用M/T法测速.利用TMS320LF2407实现整个矢量控制系统.实验结果表明,该系统具有良好的静态和动态性能.     

一种新型聚磁式横向磁场永磁电机研究

首先分析了横向磁场电机实现转矩提升的基本原理 ,并在总结各种横向磁场电机拓扑结构特点的基础上 ,设计了一种新型组合定子双边聚磁式横向磁场永磁电机。介绍了样机的结构特点 ,采用三维等效磁网络法进行了样机磁场分析 ,并给出了样机气隙磁密的三维分布图以及电磁转矩计算结果等 ,样机试验与计算结果基本吻合。     

一种基于定子磁场定向矢量控制的异步电机磁链观测模型

对比了常用的几种异步电机定子磁链的观测方法,针对纯积分环节及一阶惯性环节模型的直流偏置和相移问题,以及低速下磁链电压模型观测结果受定子电阻变化影响较严重的问题,引入了电流模型对电压模型进行补偿,提出了一种基于截止频率及增益可变的串联低通滤波器的新型电压-电流磁通观测模型.仿真及实验结果表明,该模型在较宽的调速范围内具有较好的磁链估计效果及对定子电阻变化的鲁棒性.     

锅炉散热量的实时测量

针对火力发电厂锅炉缺少散热量测量的实际情况, 提出了一种炉体散热量的实时测量方法, 传感器是由Ｋ型热电偶组成的热电堆, 采用不同区域内的多个传感器正向串联输出的方法解决了热流密度分布不均匀表面的散热量测量问题。能够实时显示散热流量值, 实时监测炉体保温层材料的劣化及局部破损。该方法以成熟的技术为基础, 因此是可行的     

盘式聚磁低速发电机

通过对传统盘式直驱发电机优缺点的分析比较,提出了一种聚磁的盘式低速直驱发电机。研究了低速发电机的磁路模型和磁钢结构,以及小功率电枢模型,设计了电枢结构,从原理上给出了设计方法,并制造了两种不同尺寸的样机并进行了测试,从而验证了设计方法的正确性。这种聚磁结构的盘式发电机能充分发挥钕铁硼的优越性能,发电机体积紧凑、安装方便、成本低、低速性能优越。     

一种新型单相磁通反向电机磁场调节分析

针对传统2/3极单相磁通反向电机磁场调节困难的问题,在电机定子轭部开槽增加一组交流励磁补偿绕组来调节磁场。借助于有限元仿真,对比研究该电机空载情况下采用3种不同剩磁感应强度的永磁材料,转子在电枢绕组交链磁通最大位置时的磁力线分布、在不同幅值的交流励磁电流下的气隙磁密和电枢绕组交链磁通的变化,以及电机电枢绕组中感应反电动势。     

新型横向磁通永磁电机无位置传感器磁链自适应直接转矩控制

横向磁通永磁电机在开环无刷直流驱动模式下不可避免存在转矩脉动,但可以通过采用直接转矩控制加以改善。首先分析无刷直流驱动中"花瓣"状定子磁链轨迹的形成机理,然后针对传统转矩和磁链双闭环直接转矩控制中的定子磁链给定难的问题,提出了无位置传感器磁链自适应直接转矩控制方案。该方案仅利用定子磁链位置和转矩滞环比较器决定电压矢量,并配合换相补偿以修正定、转子磁链夹角与最佳提前换相角之间的偏差以兼顾高转矩电流比和低转矩脉动。仿真和实验结果证实了该方案的有效性和可行性。