微特电机

面向宽域效率提升的感应电机永磁再制造方法研究

李木恒, 刘光伟

2025, 53 (3): 1-5.

摘要(46)

PDF(5397KB) (56)

针对现有感应电机在宽速域范围内效率低的问题,提出一种提升宽域效率的永磁再制造方法。以功率2. 2 kW 的 Y 系列感应电机为研究对象,在利用感应电机定子的基础上,采用永磁再制造技术,为感应电机设计永磁转子。以基于负载特征的永磁再制造电机的综合效率为优化目标,通过建立宽域效率计算模型和响应面代理模型,构建优化目标与设计参数之间的响应关系,并利用遗传算法找到最优解。结果表明, 优化后的永磁再制造电机宽域效率显著提升,形成了一套面向宽域效率提升的感应电机永磁再制造方法研究体系。

工业机械行业用内嵌式永磁同步电机优化设计

刘津成, 金阳洋, 林井福, 朱吉毅

2025, 53 (3): 14-18.

摘要(39)

PDF(4558KB) (53)

为获得稳定的输出转矩,设计了一台工业机械行业用的内嵌式永磁同步电机,使用田口法将槽深、磁钢厚度、叠厚、极弧角度和气隙长度作为优化因素,对电机输出电磁转矩、径向电磁力和转矩脉动这三个优化目标进行正交实验。采用有限元方法对比优化前后电机性能,结果表明,在保证输出转矩不变的前提下,径向电磁力和转矩脉动分别降低了 34. 1%和 11. 4%。

基于非线性磁链观测器的内置式永磁同步电机无感控制

吴新兵 , 章　玮 , 冯帅伟

2024, 52 (12): 44-48.

摘要(86)

PDF(5052KB) (174)

非线性磁链方法以良好的低速性能和优异的起动带载能力,全程无需算法切换,在表贴式永磁电机无感控制上得到了广泛应用。为了解决非线性磁链观测器在内置式永磁同步电机( IPMSM) 的无感控制应用问题,根据非线性磁链观测原理和 IPMSM 状态方程,基于有效磁链的概念,设计了一种也适用内置式永磁同步电机的非线性磁链算法。仿真及实验结果表明,提出的内置式永磁电机非线性磁链方法参数调试简单,电机动态响应快,估算转速波动和角度跟踪误差小,参数变化的鲁棒性强,具有较高的工程实用价值。

涵道风扇电机强迫风冷散热结构设计与实验

俞　浪, 熊俊辉, 陈新民, 陆佳南, 徐　茂

2024, 52 (2): 7-13.

摘要(86)

PDF(5598KB) (572)

针对涵道风扇电机的轻量化高效散热需求,提出基于涵道风扇内部流场的强迫风冷散热方法,设计了肋片高度为 3 mm、6 mm、9 mm 和 12 mm 的四种风冷散热结构,应用工程估算和 CFD 方法对不同风速下散热效果进行对比分析,搭建实验平台开展地面试验验证。结果表明,在桨毂上增加散热肋片能够有效提高散热效率,壁面温升可降低至无肋片模型的 74%、55%、44%、35%;对于轴向风冷,肋片能显著强化散热,但是存在温度不均的问题。工程估算和 CFD 方法对电机的带肋表面风冷散热分析有较好的精度,可用于涵道风扇电机的温升预示,为涵道风扇推进系统的使用提供依据。根据分析结果提出了高功率密度电机强化散热的研究方向。

FlexSim 仿真技术在工艺布局中的运用与实践

张建安

2025, 53 (3): 87-89.

摘要(25)

PDF(4257KB) (25)

针对某智能产线的试验区提出一种工艺布局设计,根据节拍生产需求,采用 8 个试验台并行及 AGV 运输方案。进行 FlexSim 仿真模拟,分析求证工艺布局的合理性,并确定 AGV 数量、缓存区库存以及最优的生产模式。实际应用结果证明,该布局设计能够满足产线的实际生产制造需求。

高速磁悬浮列车长线路仿真模型研究

杨丁苏, 卢琴芬

2025, 53 (3): 6-13.

摘要(29)

PDF(7009KB) (17)

高速磁悬浮列车长线路运行优势明显,建立多牵引分区的系统仿真模型对车辆运行性能的分析非常重要。基于 MATLAB / Simulink 搭建了多供电分区的双端牵引供电仿真模型,包含了 3 组变流器和 2 个直线电机,采用了速度电流双环控制策略。在加速段变流器容量 24 MVA、制动段减速度 1 m / s²的设定条件下,基于该模型仿真了长线路的车辆牵引性能,结果表明,采用输出电压相等和近端变流器保持满载这两种实时电流分配法,均可以平稳切换该模型的牵引供电分区,实现长线路仿真,验证了模型的有效性。

低速大扭矩永磁同步电机矢量控制技术

刘亚兵, 李译, 王海清, 王元奎, 王小雷, 段凯源

2020, 48 (7): 44-46.

摘要(313)

PDF(4048KB) (944)

针对无人水下航行器所用的低速大扭矩永磁同步电机开展了分析研究。在传统的磁场定向矢量控制技术基础之上,提出了改善的控制策略,包括转速滤波控制、电流耦合控制及负i_d弱磁控制技术,通过一台低速大扭矩电机(100 kW,200 r/min)功率实验表明,该控制策略有效可行。

直线开关磁阻电机的推力脉动抑制方法研究

鲍英豪 , 张　龙 , 万成凯

2025, 53 (3): 80-86.

摘要(23)

PDF(9910KB) (16)

直线开关磁阻电机的双凸极结构和脉冲供电方式使其推力脉动较大。针对这一问题,提出对直线开关磁阻电机采用直接瞬时推力控制策略,来抑制推力脉动并提高系统驱动的动态响应。通过精确建立开关磁阻电机的非线性模型,以及使用有限元仿真软件分别计算出电机的推力、电感和电流的静态特性,搭建直线开关磁阻推力控制器。仿真结果表明,DITC 策略有效地抑制了 LSRM 运行时的推力,改善了安全门的运动性能。

轴向磁通与径向磁通永磁同步电机性能对比

李艳凯, 郭振兴, 张清艺, 彭兵

2021, 49 (12): 8-13.

摘要(1659)

PDF(2438KB) (1423)

为了研究轴向磁通永磁同步电机在增程器应用场合下,是否比传统径向磁通永磁同步电机电磁性能更具优势,分析两种不同拓扑结构电机的结构及特点,利用有限元求解方法分别设计了轴向磁通与径向磁通永磁同步电机,并对两种不同拓扑结构电机在空载反电动势、齿槽转矩、功率密度及效率等方面进行电机运行性能对比及分析。结果表明,轴向磁通永磁同步电机性能良好且具有一定优势,可作为增程器发电机设计的有力竞争者之一。

基于专家PID算法的转差频率控制策略研究

刘万兵, 鲁西坤, 雷慧杰

2022, 50 (9): 43-47.

摘要(123)

PDF(979KB) (1333)

在对转差频率调速原理进行研究的基础上,充分利用专家PID控制算法的优势,搭建了专家PID算法的转差频率控制仿真模型,编写专家PID算法和转差频率控制程序,验证了设计的转差频率系统及算法的正确性。建立了转差频率控制实验平台,结合仿真得到的专家知识库和调整规则,编写专家PID实验程序,对调速系统进行实验研究和总结。验证了专家PID算法下的交-交变频转差频率控制系统具有较好的动静态性能,控制精度高,具有一定的推广应用价值。

改进星鸦优化算法的无刷直流电机控制研究

王　博, 李昕涛, 王　珂, 石　磊, 常　达

2025, 53 (1): 53-59.

摘要(57)

PDF(3699KB) (154)

针对无刷直流电机双闭环控制系统存在响应速度慢、控制精度低等问题,标准的星鸦优化算法( NOA)收敛速度较慢,研究一种改进星鸦优化算法( INOA) 优化 PID 控制器参数整定策略。利用佳点集初始化种群,丰富星鸦种群多样性;加入随机惯性权重,用于平衡 INOA 的探索与开发;运用透镜成像反向学习策略对最优解进行贪婪学习,扩充最优解区间。选取 4 组基准测试函数对 INOA 性能进行评估,进一步证明改进算法的有效性和可行性。在空载、突加转速和突加负载 3 种条件下进行仿真实验,仿真结果表明,相较于传统 PID 控制与模糊 PID 控制,采用改进星鸦优化算法的 PID 调速系统转速响应更快、控制精度更高。

高能量密度低功耗一体化机器人动力轮模组技术研究

赖建林, 陈　亮

2024, 52 (10): 58-60.

摘要(43)

PDF(5407KB) (189)

针对传统自动引导车( AGV) 和自主移动机器人( AMR) 传动链存在的低能量密度、高能耗、大尺寸等问题,提出了一种集成电机、减速机、抱闸和编码器的一体化机器人动力轮模组设计。该设计采用大中空电机内嵌减速机的一体化设计技术,显著减少了传动链占用的空间,从而提升了 AGV / AMR 的底盘空间利用率和整车性能。与传统设计方案相比,该动力轮模组实现了 12%的能量密度提升和 23%的效率增加,有效降低了功耗损失,为 AGV /AMR 的传动链设计提供了一种高效、紧凑的解决方案。

电机槽极配合与电机运行质量特性研究(Ⅵ)

左昱昱, 储建华, 邱国平

2021, 49 (6): 56-57.

摘要(212)

PDF(1564KB) (928)

选择评价因子C_T较小的槽极配合,配以磁钢削极等措施,可以有效削弱电机高次谐波成分。以12槽电机为例,槽数相同,极数越小,电机的最大输出功率越大;以16极电机为例,极数不变,槽数越小,电机的最大输出功率越大。

飞轮储能系统的发展与工程应用现状

刘文军, 贾东强, 曾昊旻, 肖浩, 朱晋, 邱远军

2021, 49 (12): 52-58.

摘要(350)

PDF(4126KB) (811)

飞轮储能系统在间歇式新能源发电、电力系统调频、推动构建以新能源为主体的新型电力系统等场合具有广阔的应用前景。介绍了飞轮储能系统在国内以及国外的研究发展现状, 阐述了飞轮储能系统在相关典型领域的工程应用现状,并对飞轮储能系统的应用前景进行了展望。

基于故障特征分析的笼型电机转子断条故障诊断方法综述

孙浩, 孔令崧

2023, 51 (7): 57-66.

摘要(136)

PDF(1063KB) (339)

笼型电机在运行过程中,电气、机械、热、磁和环境应力均可能导致其出现故障。开发一种可靠且高效的笼型电机故障诊断技术逐渐成为一项重要的研究课题。转子断条故障是笼型电机关键故障之一,会影响笼型电机的正常工作,需要对转子断条进行监测,及时发现潜在故障并预警。针对该问题,从电流信号、电压信号、振动信号和声信号这几方面进行分析,对现有的转子断条故障诊断技术进行梳理、归纳,并将各类方法的优势和局限性进行对比分析,总结了笼型电机转子断条故障诊断技术存在的主要问题,并对未来发展趋势进行了展望,旨在给该领域研究人员提供研究思路。

基于STM32F411的无刷直流电机FOC控制系统设计

徐扬, 张兰红, 陈永楼

2023, 51 (5): 61-65.

摘要(279)

PDF(4311KB) (1373)

以STM32F411CEU6单片机作为主控制芯片,采用矢量控制策略,设计了一种基于STM32F411的无刷直流电机矢量控制系统,实验结果表明,该无刷直流电机矢量控制系统可以对电机的转速进行精准的控制。

多自由度关节型机器人的结构设计

翟彬梁, 王加泽, 汪鹏宇, 张健滔

2023, 51 (6): 65-68.

摘要(152)

PDF(969KB) (489)

为了提高多自由度机器人设计的灵活性和制作的便利性,基于模块化设计方法设计了一款关节型机器人。机器人具有六个自由度,其关节采用了三通式结构设计,内部使用谐波减速器加直流电动机作为传动方式。机器人关节包括关节模块A、关节模块B、关节模块C三种类型,可实现三种不同的功率输出。大臂、小臂结构通过螺栓与相邻的关节相连接,机器人的伸展臂长可以通过使用不同长度的大臂与小臂连杆来调节。模块化的设计方式可以利于机器人自由度的扩展以及快速部署,同时简化了机器人的维护难度。

磁通反向永磁电机低谐波设计及其电磁性能分析

杜怿, 赵佳生

2021, 49 (6): 1-7.

摘要(221)

PDF(1772KB) (497)

磁通反向永磁电机永磁体和绕组均位于电机定子,具有转子结构简单、机械强度高和便于冷却等优势。它通常采用分数槽非重叠集中绕组,电枢反应磁场中往往含有大量谐波,进而导致电枢电流利用率低、铁心损耗高及振动与噪声等问题。提出一种低谐波磁通反向永磁电机,基于磁场调制原理对电机气隙磁密谐波进行分析,提出合理的绕组配置方案,实现电枢磁场无效谐波的抵消。基于有限元分析,对电机低谐波设计前后的电磁性能进行了对比分析。结果表明,该低谐波设计方案可以明显降低电机齿槽转矩、铁心损耗和永磁体涡流损耗,有效改善了电机性能。

感应电机全阶磁链观测器反馈矩阵增益研究

王傲能, 丁　炜, 祝兵权, 彭　洵

2024, 52 (8): 53-57.

摘要(38)

PDF(3333KB) (273)

基于自适应全阶磁链观测器的感应电机无编码器矢量控制技术在工业电气传动领域获得广泛应用,其反馈矩阵增益对于提高感应电机控制性能至关重要。根据速度估算系统的稳定性条件推导出反馈增益设计要求,获得特定的反馈增益以保证系统的完全稳定性。在 DSP 控制平台上通过欧拉法对全阶磁链观测器进行离散化,利用 7. 5 kW 的感应电机对拖机组对推导的反馈增益有效性进行了实验验证。结果表明,该速度估算系统能保证电机在全调速范围内稳定运行。

一种大功率IGBT模块驱动电路设计

王佳军, 陈息坤, 顾隽楠, 李睿莹, 孙泽

2021, 49 (11): 43-46.

摘要(309)

PDF(5116KB) (576)

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动电路的设计是确保系统安全可靠运行的关键。针对大功率场合中2ED020I12-F2驱动能力不足的问题进行分析,并设计一款适用于大功率IGBT模块的驱动电路。同时提供了一种通过光纤收发器传输驱动信号以及隔离电源供电电路的设计,通过实验证明了该驱动电路设计的正确性和可靠性。

永磁同步电机转子初始位置辨识研究综述

刘利, 李广林, 刘超, 刘佳, 曹静, 谢宇, 胡志远

2021, 49 (9): 47-52.

摘要(376)

PDF(622KB) (1534)

当永磁同步电机起动时的初始位置不够准确时,会导致电机起动转矩不足甚至出现反转现象。对永磁同步电机转子初始位置辨识方法进行了综述,对不同方法进行了深入阐述和对比分析,对永磁同步电机转子初始位置辨识技术的发展进行了展望。

基于改进滑模观测器的无刷直流电机控制研究

王　卓, 张新宇, 高良超, 南　盟

2025, 53 (1): 47-52.

摘要(64)

PDF(1054KB) (100)

为提高无刷直流电机控制的稳定性和可靠性,提出一种基于改进超螺旋滑模观测器的控制方法。采用双曲线函数作为超螺旋滑模观测器的开关函数,避免控制过程中的抖动;采用 PSO-GA 混合算法改进模糊控制,对超螺旋滑模观测器的输入误差和误差变换量进行在线整定,仿真结果表明,该方法控制下,无刷直流电机的换相信号和霍尔信号的相位误差约为 1×10^-6 s,转速估计误差约为 5 r/min。基于改进超螺旋滑模观测器的控制方法实现了无刷直流电机稳定、可靠的控制。

基于组合权重-TOPSIS综合评价法的风场及风力发电机组健康度评估

吴荣根, 吴博阳, 蔡海洋, 罗智

2023, 51 (5): 66-71.

摘要(120)

PDF(737KB) (474)

针对风场及风力发电机组客观、准确的健康度评估,提出了一种基于多指标组合权重的风场及风力发电机组健康度TOPSIS综合评价法。该方法考虑了可靠性各指标之间的差异性与关联性,使用熵权-CRITIC-标准离差法组合赋权模型确定评价指标的组合权重,利用该组合权重和TOPSIS综合评价法比较各评估对象之间的相对优劣程度,计算出各评估对象与理想化目标接近程度的排序结果和健康度等级。根据风场和风力发电机组实际运行情况和结合专家经验,验证了该方法的可行性与有效性。对于提高风场和风力发电机组运行稳定性和可靠性、降低运维成本具有一定的工程实践意义。

车用永磁同步电机最大转矩电流比控制研究

姚博炜, 刘志军, 王国栋, 李强

2023, 51 (5): 55-60.

摘要(161)

PDF(3217KB) (582)

基于d,q转子坐标系建立了永磁同步电机的数学模型,对比分析了经典的矢量控制方法。与控制逻辑架构简单、且易于实现的I_d=0控制方法相比,最大转矩电流比(MTPA)控制可以充分利用磁阻转矩,减小输出相同转矩下所需电子电流,提高控制系统的效率。弱磁控制通过改变调整交直轴电流来削弱永磁体磁场,使永磁电机能够运行在更高的转速范围。为了实现对交直轴电流的独立控制,提高系统的动态性能,需要进行电流解耦控制,并且分析了反馈解耦的实现方式和特点。将MTPA控制、弱磁控制、电流解耦控制三者结合,可以实现永磁电机在多种工况下的稳定运行。

削弱表贴式永磁电机2p阶径向电磁力波幅值的磁极设计方法

刘慧娟, 卜斌彬, 郭跃

2023, 51 (4): 8-14.

摘要(184)

PDF(911KB) (453)

电磁振动是影响电机性能的主要因素之一,针对瓦片形磁极永磁电机2p阶径向电磁力波引起的电磁振动,提出优化磁极参数的方法用以改变高阶磁密谐波相位和幅值,进一步削弱2p阶径向电磁力波幅值。根据径向磁密解析表达式,推导出2p阶径向电磁力波与磁极参数的函数关系,分析各磁极参数对气隙磁密和2p阶径向电磁力波的影响;进一步求得使2p阶径向电磁力波幅值最小化的目标函数,并用内点法得到优化的磁极结构参数,对比分析优化前后有限元计算的电磁性能和2p阶处的振动响应。结果表明,该优化设计磁极的方法可在不降低电机性能的同时,抑制2p阶径向电磁力波引起的电磁振动。

旋转直驱伺服阀用有限转角电机的设计与研究

胡小飞, 王毅, 苏静静, 宋满存, 关瑞明

2021, 49 (11): 25-29.

摘要(271)

PDF(4505KB) (602)

针对旋转直驱伺服阀的工作特性,设计了一种有限转角电机,该电机仅在一定转角范围内摆动定位。通过等效磁路法讨论了该电机的矩角特性。基于Maxwell有限元软件对有限转角电机的矩角特性、转矩特性和霍尔传感器感应磁场进行了有限元分析。实验结果和仿真结果基本一致,表明该有限转角电机转矩大(大于57 mN·m),且在±10°转角范围内的转矩波动小(仅为4.3%),可用作旋转式直接驱动伺服阀前置级驱动。

磁编码器研究现状及展望

陈洪生, 王寅, 邱鑫, 杨建飞

2023, 51 (11): 71-78.

摘要(199)

PDF(856KB) (447)

磁编码器是新型非接触式位置传感器,具有体积小、成本低等优点,应用于伺服、机器人等高精度控制领域。阐述了磁编码器的工作原理,介绍了磁阻式和霍尔式两类磁编码器的研究现状及应用。总结了单极型和多极型磁编码器的位置解算方法,包括正反切法、锁相环法、游标卡尺法等。剖析了谐波失真、幅值相位偏差、随机噪声等磁编码器位置检测的主要误差来源及其误差补偿算法。深入探讨了目前市场上常见的磁编码器产品性能、应用领域,并展望磁编码器的未来发展方向。

基于粒子群优化随机森林的风电主轴承故障诊断

孟井煜枫, 杨禄铭, 饶晨晖, 施德华, 蔡海洋, 吴博阳

2025, 53 (2): 74-78.

摘要(35)

PDF(1432KB) (49)

提出了一种基于粒子群优化( PSO) 算法和随机森林( RF) 模型的新型故障诊断方法,用于风电主轴承的故障检测。通过结合 PSO 算法的特征选择能力和 RF 模型的高准确性和稳定性,优化了特征子集,显著提升了故障诊断的准确性与可靠性。实验结果表明,PSO-RF 模型在风电主轴承故障检测任务中的诊断准确率达到 92. 42%,F1值为 75. 38%,各项性能指标均优于未优化的 RF 模型、XGBoost 模型以及 K-近邻算法。 PSO-RF 模型在鲁棒性测试中展现了对异常值和噪声的高容忍度,以及良好的跨工况泛化能力,该方法不仅提高了模型的诊断能力,还为风电设备的维护和故障预警提供了新的技术手段,有助于提高风电场的运行效率和设备可靠性。

基于 ANSYS Maxwell 的永磁直流空心杯电机三维仿真分析

马　超, 葛发华, 刘　勇, 曾晓松, 卓　亮, 孟繁懿

2024, 52 (5): 18-21.

摘要(75)

PDF(6273KB) (244)

以某型永磁直流伺服空心杯电机为例,利用 ANSYS Maxwell 软件建立三维有限元分析模型,对零件赋予材料属性及设置激励源,通过改进外电路设置及网格剖分方法,得到模型在稳态的磁场分布及瞬态的输出特性结果。对比 3 款电机的有限元与实测结果,结果表明,模拟数值与实测数值偏差均在 5%以内,验证该有限元分析方法具有较高的准确性,为该类型电机的正向设计及优化提供理论依据。

高导热环氧树脂复合材料的研究及其在电机上的应用

刘文雪,卞万康,虞鑫海

2022, 50 (1): 51-56.

摘要(366)

PDF(2085KB) (1000)

综述了近年来国内外高导热填充型环氧树脂复合材料的研究进展,简单阐述了其导热机理,重点讨论了金属、氧化物、氮化物、碳化物及新型复合填料等不同高导热填料的特点及其对高分子复合材料导热性能的影响,并对其在电机领域的广泛应用进行了论述,提出了未来的研究方向及发展趋势,为制备综合性能更加优良的新型导热环氧树脂基复合材料提供参考。

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