新型机电作动器作动模块的瞬态特性分析

目前飞机作动器存在传动链长的问题,影响了作动器系统的效率和性能。本文提出了以直接驱动为目的的机电作动器研究方案,通过对作为作动模块的圆筒型直线感应电动机的研究,建立了数学模型,同时借助多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics建立了该电动机的动态仿真模型,对其瞬态特性和气隙磁场进行了仿真计算,得到了气隙磁场和次级感应电流的分布情况及次级受力和速度特性。通过与文献对比,证明了本方法的正确性和有效性,对飞机电作动器的研制具有重要意义。     

基于一维卷积神经网络的机电作动器故障诊断

针对机电作动器的传统故障诊断方法依赖于人工特征提取和工程经验的问题,该文提出一种基于一维卷积神经网络（1DCNN）的智能故障诊断方法。相较于传统故障诊断算法中特征提取和分类的分开处理,该方法将两者合二为一、共同进行。首先,利用重叠采样对直驱型机电作动器的正常信号和故障信号进行预处理来获取数据样本;然后将样本输入到设计的一维卷积神经网络模型中,通过多层数据变换得到有效的特征表示,从而建立原始数据端与运行状态端之间的映射关系,实现机电作动器端到端的故障诊断。实验结果表明,该方法可以有效地诊断出机电作动器的故障,且故障识别率可以达到98%左右。另外,该方法在不同白噪声下仍可以保持较高的故障识别率,具有比较好的鲁棒性和泛化能力。     

同步磁阻永磁电机在电动作动器中的应用

高功率密度和高可靠性电动作动器是全电飞控系统发展的一个重要方面 ,其中电机及其控制系统是其中最重要的部件之一 ,是实现全电飞控系统的关键技术。同步磁阻永磁电机作为一种同步磁阻 (SynR)电机和同步永磁电机 (PMSM)相结合而产生的一种新型电机 ,是电动作动器用电机的重要候选者之一。本文首先介绍了该电机的基本结构和工作原理以及研究现状 ,然后给出了它的基本电磁方程和一般的分析方法 ,指出场分析是研究该类电机必不可少的方法 ,并指出机电一体化设计是其能否得到有效应用的关键。随后重点分析比较了它在电动作动器应用中的优势 ,指出同步磁阻电机的高可靠性、高效率、高功率密度、自然双余度、宽恒功率范围等特性决定了它在电动作动器甚至整个航空行业中具有广阔的应用前景     

低速大扭矩永磁直驱电机装配工艺

简要介绍了低速大扭矩永磁直驱电机的装配工艺,初步分析了装配难点和解决方案,并设计了一种简便的装配工装。     

一种带有空槽分瓣定子结构的直驱永磁电机

随着风电市场的发展,风力发电机功率逐渐提高,电机体积越来越大,体积增大为直驱电机运输带来困难。当电机外径大于5 m时,运输成本会随着电机直径增加而迅速增加。为了解决这一问题,需要考虑将电机沿着径向分为若干个模块,运输到项目现场后再进行电机总装配。电机分瓣后同一个线圈无法同时存在于不同的两瓣电机上,采用空槽结构可以有效解决这个问题。首先提出采用空槽结构实现直驱电机的分瓣技术。其次通过对比空槽与不空槽电机的电磁性能分析空槽的可行性。最后对比不同极槽配合下空槽对电机的电磁性能影响,得出空槽方案的可行性。     

油田直驱式螺杆抽油泵用隔爆型三相永磁电机的设计与制造

简要介绍了油田直驱式螺杆抽油泵用隔爆型三相永磁电机性能特点,以及该电机的设计思路和在制造中需注意的问题。     

五相永磁容错型游标电机弱磁特性研究

永磁容错型游标(FTPMV)电机结合了永磁游标电机高转矩密度和永磁容错电机高可靠性的优点,因此成为专家学者研究的热点之一。为了研究此类电机在低速区和高速区的运行性能,对比分析了两种五相电机的结构特性、磁场调制机理和电感特性,并推导了五相电机弱磁情况下的数学模型。其次,基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法,建立电机驱动系统。在低速区,采用直轴电流为零的控制策略;在高速区,采用一种基于母线电压和反电动势差值判断弱磁时刻的方法重点研究了电机的弱磁特性。参数计算和仿真结果表明,电机工作在额定电流的情况下,相比传统FTPMV电机,新型FTPMV电机有更好的弱磁能力。最后,通过样机的实验数据验证了理论分析的正确性。     

直驱型多相永磁同步电机定子磁动势与气隙磁密特性分析

直驱型多相永磁同步电机由于相数多、采用分数槽绕组结构、电机的中性点连接与PWM控制方式多样等特点,使得电机绕组电流与磁场谐波含量极为复杂,电机性能与普通三相电机相比有较大区别,因此,有必要对其电磁特性进行细致的研究。该文建立了直驱型多相永磁同步电机定子绕组磁动势数学分析模型,给出了详细推导过程。研究了电机绕组电流和磁动势的影响因素:相数与供电方式、中性点接法、极槽匹配与绕组分布。全面分析了以上因素对直驱型多相永磁同步电机电流及磁场的影响。研究结果表明,增加电机的相数和极槽数,合理的选择中性点连接方式,可以有效减少电机的谐波含量,提高电机的性能。     

矿井10 kV高压永磁直驱电机电磁设计及分析

为了有效降低矿井用10kV集中绕组式高压永磁直驱电机的质量和体积、永磁体的涡流损耗,提高电机的转矩密度和散热能力,基于有限元法对电磁方案进行优化设计,计算了电机的空载特性和负载特性。对样机进行性能指标验证,结果表明有限元分析与试验结果基本一致,验证了电磁设计方案的正确性,为此类电机的优化设计提供了参考。     

直驱永磁电机绕组匝间短路故障研究

直驱永磁电机包括旋转结构与直线结构,其电磁负荷高,直接与负载相连接,电机的可靠性运行对系统安全非常重要,绕组匝间短路故障是其中一种重要的影响因素。本文以直驱永磁直线电机（PMLM）为研究对象,基于有限元方法分析了初级绕组匝间短路故障对电机性能的影响。首先介绍了直驱PMLM的拓扑结构与气隙磁场,分析了匝间短路对相电流与短路电流的影响,然后计算了短路匝数、短路位置对电机性能的影响,包括三相电流、短路电流、平均推力与推力波动,最后总结了匝间短路故障对PMLM性能的影响,为直驱系统的故障诊断与容错运行提供理论支持。     

8/6极双凸极永磁电动机驱动系统容错型拓扑结构

驱动系统的可靠性问题得到了广泛关注,本文提出了8/6极双凸极永磁(DSPM)电机驱动系统容错型拓扑结构,并建立了场路耦合联合仿真模型。在对8/6极DSPM电机的运行特性及常见的故障状况进行详细分析的基础上,对此拓扑结构的控制策略以及电机在不同工作状态下的运行特性进行了分析研究,样机的实验结果验证了该拓扑结构的有效性以及仿真分析结果的正确性。仿真和实验结果表明,此拓扑结构可以有效地降低故障对电机运行产生的影响,从而为8/6极DSPM电机驱动系统的容错控制打下了基础。     

变频器供电转子磁极外贴式同步电动机的数学模型

本文对转子磁极外贴式同步电动机的数学模型进行了较为深入的研究。讨论了定子dq0坐标系统的磁链和参数,建立了定子绕组的电压方程、功率和转矩方程,对电动机起动性能进行了计算机仿真,所得结果令人满意。     

矿用直驱永磁电机磁热双向耦合分析

对于矿用直驱电机,因为其转矩密度大、发热量高,同时工况条件存在大量的煤粉,所以在电机设计时准确计算其稳态运行温度尤为重要,首先建立电机等效热网络模型,分析电机热传导与热对流过程的等效热阻与热源,利用Motor-CAD软件建立电机轴向水冷模型,采用有限元法求解电机电磁场,热网络法求解电机温度场,并进行双向耦合迭代,求解出电机稳态运行温度。最终通过样机实验验证电机冷却系统设计的合理性以及磁热双向耦合分析电机温度方法的准确性。     

五相永磁同步电机缺两相容错型直接转矩控制

为了增强五相永磁同步电机(PMSM)驱动系统的可靠性,以永磁体磁通中含有3次谐波分量的五相凸极式PMSM为研究对象,在无故障数学模型的基础上,针对五相绕组缺两相故障情况,提出了相应的缺两相容错型直接转矩控制(PTC)策略。该策略通过构建五相电机缺两相后的α_1β_1空间电压矢量分布图,基于当前周期的基波磁链信息和基波转矩信息,挑选出下一周期逆变器输出的最优电压矢量。为了实现平滑转矩,基波转矩采用总转矩给定值前馈补偿的方式以抵消电机缺相后3次谐波磁链耦合至α_1β_1空间而产生的转矩脉动。最后通过试验验证了所提控制方案能够在互相电机缺两相故障情况下平稳运行,且能实现正常运行到容错运行的快速切换。     

永磁同步电机驱动系统逆变器容错重构控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统在逆变器故障状态下的容错控制,讨论了容错逆变器的拓扑结构,分析了六开关三相逆变器和四开关三相逆变器驱动系统输出电压空间矢量及其对系统性能的影响。研制了一个基于常规六开关逆变器的容错辅助控制电路,实现了容错逆变器在故障下的重构。针对PMSM直接转矩控制系统的实验研究,验证了容错辅助控制电路设计的正确性,证明采用容错逆变器可实现驱动系统的不间断运行。     

永磁容错电机最优电流直接控制策略

为提高电机驱动系统的可靠性,利用相量法对多相故障态的转矩脉动进行分析,得到综合脉动转矩相量的幅值及其变化规律。根据功率守恒原则,提出最优电流直接控制策略。该算法保证电机的绕组或功率管发生一相、两相及三相故障时,包括短路、断路及其组合故障,系统可分别输出100%、80%及60%的额定功率,转速不变,转矩脉动最小化输出,进而实现高输出性能的强容错控制。通过一套750 W六相十极永磁容错电机及其控制系统的多相故障态试验,证明了最优电流直接控制策略的正确性及可行性。     

永磁同步电动机驱动系统的故障工况分析

研究了逆变器供电的永磁同步电动机驱动系统在故障状态下的运行特性 ,仿真分析了PWM逆变器开关元件断路、短路故障工况下的电流及转矩波形 ,通过对故障状态下的电流及转矩波形特征的分析可进一步实现驱动系统的故障检测与诊断。     

双绕组永磁容错电机不同故障容错控制策略的比较研究

在分析双绕组三相永磁容错电机基本结构的基础上,讨论了电机在开路和短路故障情况下的转矩脉动和铜耗。详细论述了加倍增加对应相电流容错控制策略、最优转矩容错控制策略和电流矢量容错控制策略的实现方法。通过数学计算和仿真比较分析了3种容错控制策略的性能和优缺点。硬件实验结果验证了所提出的电流矢量容错控制策略的正确性和可行性。     

潜油直驱圆筒形直线永磁同步电动机开发

该文基于潜油直驱应用,对圆筒形直线永磁同步电动机进行研究开发。采用模块化叠片定子铁心结构、轴向充磁磁体结构及9槽/10极电机单元组成电机样机,采用动密封型式满足实际恶劣工作环境的密封要求。通过电磁场分析设计小型工程样机,并进行了样机制作和试验,试验表明,样机电机具有高出力、高运行效率特点,能够满足实际工程需要,为实际工程样机的设计制作打下基础。