微特电机

基于功能安全的双冗余旋转变压器软件解码研究

李晓杰

2023, 51 (1): 14-18.

摘要(233)

PDF(2236KB) (1021)

基于功能安全的需求分解,通过英飞凌AURIX MCU将Δ-Σ ADC和SAR ADC同时用于旋转变压器的软件解码中,互为冗余。对Δ-Σ ADC和SAR ADC外设模块分别进行了详细配置,实现了包络面的解析,设计了观测器对获取的包络面进行锁相解码,并对两种解码方式分别设计了矫正环节。通过台架实验验证了该方案的可行性。

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。

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。

电机中ABC到dq0坐标变换的梳理与辨析

付兴贺, 陈锐

2021, 49 (4): 1-8.

摘要(786)

PDF(3873KB) (4701)

针对电机中ABC到dq0坐标变换定义及使用混乱的问题,阐述了Clarke变换和Park变换的初始定义,梳理了两种变换的历史演变,澄清了两种变换的本质内涵。利用数学方法,推导并给出了等幅值和等功率的Clarke变换矩阵(ABC/αβ0)、两相静止到两相旋转坐标系的变换矩阵(αβ0/dq0),以及Park变换矩阵(ABC/dq0),分析了各种矩阵之间的联系、区别及使用条件。列举了一些对Clarke变换和Park变换理解不深刻、阐述不严谨的典型情况,并对目前不同文献对于Park变换定义不统一的问题进行了探讨。以永磁同步电机调速系统为例,建立不同坐标变换的仿真模型并进行仿真分析与验证,指出混淆坐标变换矩阵的典型特征及对系统仿真结果的影响,给出纠正措施与应对策略。

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。

起动/发电一体化电机发展与研究概述

马飞鸿, 周士贵, 于辉

2021, 49 (11): 62-66.

摘要(881)

PDF(2088KB) (1035)

飞机或混合动力汽车的电气控制系统需要起动机来起动发动机以及发电机来给电池充电,这两种电机不仅使控制系统变得更加复杂,而且增加了体积和质量。近年来用于起动发动机并在发动机起动之后进行发电的起动/发电一体化电机得到了越来越广泛的应用。主要介绍了起动/发电一体化电机几种不同类型的电机拓扑。对这些电机的性能和特性进行了分析和比较。介绍了电机的改进设计方法。对起动/发电一体化电机的应用前景和发展趋势进行了展望。

驱动电机轴承电蚀失效问题研究

暴杰, 许重斌, 赵慧超

2022, 50 (9): 58-64.

摘要(432)

PDF(5569KB) (1085)

轴承电腐蚀是新能源驱动电机面临的不可避免的共性问题,从轴承电蚀的失效模式进行分析。根据轴承电蚀的失效机理,分析原因失效主要是由传统三相电源供电的电机轴承电流磁路的不平衡和不对称引起。通过限制轴电压的升高和定向引导轴电流流通路径,可以达到减小或消除轴电流引起的损伤的目的。

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。

改进型混合式永磁调速器的优化设计

高庆忠, 袁波, 陈鹏, 吕鹏飞, 李晟宇, 邱力伟

2018, 46 (8): 1-6. DOI: 1004-7018-46-8-1-6

摘要(504)

HTML(1335)

提出通过改进混合式永磁调速器的结构来弱化轴向与径向磁场耦合;基于面心立方复合设计法构造训练样本,并使用支持向量机建立改进型混合式永磁调速器的预测模型;对和声搜索算法进行改进并将其用于改进型混合式永磁调速器预测模型的求解,得出了混合式永磁调速器的最优结构。通过仿真软件进行仿真研究,仿真结果表明采用该优化方法设计的改进型混合式永磁调速器性能得到了较大的改善。

一种无人机电磁弹射电机法向受力分析与仿真

王智仁, 吴峻, 杨峰

2018, 46 (8): 12-15. DOI: 1004-7018-46-8-12-15

摘要(559)

HTML(1304)

双边动圈式永磁无刷直流直线电动机由于两侧气隙不对称会使磁钢轨道产生较大的法向合力,导致磁钢轨道结构变形,不利于长定子轨道的铺设,影响无人机电磁弹射直线电动机的正常运行。为了解决该问题,分析了双边动圈永磁无刷直流直线电动机在两侧气隙不对称的情况下磁钢所受的法向力并进行了有限元仿真,根据结果,设计了一种合理的无人机弹射电机磁钢固定框架,有效防止了电机在运行过程中磁钢轨道与铁心发生碰撞。

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。

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。

自寻优最大转矩电流比矢量控制连载之一:同步电动机动态寻优MTPA控制技术综述

沈建新, 张雨馨, 王云冲, 史丹

2022, 50 (9): 1-6.

摘要(167)

PDF(1241KB) (1097)

最大转矩电流比(MTPA)控制在给定转矩下实现电流最小化,可以有效减小铜耗,提升电机效率。传统的公式法根据同步电机数学模型推得满足MTPA的电流矢量相位角解析解,难以计及电机参数非线性变化的特性,存在固有误差。为实现高精度MTPA控制,将电机参数非线性变化纳入考量。系统介绍了考虑参数非线性变化的多种MTPA控制方法的工作原理,从控制性能、算法复杂程度、计算量等方面归纳总结了不同方法的优劣。

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。

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。

开关磁阻电机无位置传感器控制方法综述

李梦茹, 冬雷, 冉茂莹, 于坤洋

2021, 49 (1): 51-54.

摘要(310)

PDF(1256KB) (863)

开关磁阻电机的控制需要用到位置传感器,驱动系统的复杂性提高且降低了系统的稳定性。取消位置传感器的开关磁阻电机控制方法成为其研究重点。简述了开关磁阻电机无位置传感器控制方法的发展过程,无位置传感器的控制方法和基于智能化技术的控制方法,并分析了各方法的优缺点。

永磁同步电机电磁噪声抑制方法综述

刘方韬, 张成新, 庞悦

2024, 52 (3): 78-84.

摘要(82)

PDF(5945KB) (286)

对永磁同步电机电磁噪声产生的机理进行了简述,从避免共振现象、降低电磁力幅值和减小噪声传递效率 3 个方向归纳了国内外电机噪声抑制的优化策略。对永磁同步电机电磁噪声优化的未来趋势进行了探讨,为抑制永磁同步电机电磁噪声的研究提供部分参考。

电机控制器散热结构多目标优化

巫仟煌 , 江吉彬 , 郑金波 , 俞希伟 , 颜冰钧

2024, 52 (8): 20-25.

摘要(61)

PDF(6080KB) (176)

为研究电机控制器液冷板结构优化设计的问题,提高液冷板的散热效果,利用流体仿真软件 Fluent 建立热固流耦合模型,分析了液冷板内部流道的宽度、高度以及冷却液的流速对散热性能的影响。通过最大、最小拉丁采样试验设计方法获取参数组合,根据数值模拟结果建立了多项式响应面代理模型,并采用 NSGA-II 算法,以液冷板流道宽度、流道高度和冷却液流速作为设计变量,以 MOSFET 温度和液冷板压降作为目标函数进行多目标优化,通过 Fluent 软件仿真验证优化结果。结果表明,优化后的液冷板在散热方面的性能提升了 1. 3%,压降方面的性能提升了 6. 89%,提高了电机控制器液冷板的综合性能。

基于蜣螂优化算法的永磁同步电机模型预测转矩控制

黄文杰, 董学育, 朱建忠

2024, 52 (7): 67-71.

摘要(37)

PDF(1972KB) (252)

针对永磁同步电机传统控制系统的转速跟踪能力差和抗扰性能弱等问题,提出一种基于蜣螂优化算法的永磁同步电机模型预测转矩控制( DBO-MPTC) 策略。建立起基于传统模型预测控制的永磁同步电机离散系统,随后引入蜣螂优化算法参与到控制器参数的在线整定。搭建了基于蜣螂优化算法的预测控制仿真模型,验证所提策略的优越性。仿真结果表明,相较于传统模型预测控制,采用 DBO-MPTC 控制策略,提高了永磁同步电机的速度响应和抗干扰能力。

基于短路电流法的永磁同步电机速度及转子角度计算方法

袁小平, 彭洵, 张庆华, 孙祺明 , 罗松, 甘亚楼

2023, 51 (12): 45-48.

摘要(69)

PDF(2332KB) (297)

应对特殊场景需要,对永磁同步电机进行转速跟踪,驱动电机正常工作。针对该工况,介绍了一种基于短路电流法的永磁同步电机速度及转子角度计算方法,并通过理论及仿真分析,验证该方法的可行性与准确性。

直流母线电压对永磁同步电机效率的影响

黄　维, 王任之, 杨永凤, 杨　燕, 王定海

2023, 51 (11): 42-45.

摘要(190)

PDF(3951KB) (349)

分析了电机不同损耗与母线电压之间关系,并通过分析一台永磁同步电机在不同母线电压下的测试数据,探讨了母线电压对电机效率的影响。结果表明,铁心损耗随母线电压的升高而增大;在低转速阶段,定子铜耗和杂散损耗不受母线电压的影响,在高转速阶段,母线电压越大,定子铜耗和杂散损耗越小;电机效率高效工作区占比随母线电压的升高而升高,且随母线电压的升高向高速高转矩方向移动。

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。

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12槽10极永磁电机槽极数及转子磁路结构的研究

鞠宇宁, 徐忠义, 张东宁, 施杨华

2021, 49 (5): 11-14.

摘要(456)

PDF(3736KB) (878)

不同槽极组合及转子磁路结构对电机的性能和加工过程有直接的影响,不同定子槽数、转子极数和转子磁路结构之间存在多种可能的组合。为了缩小选择空间,缩短设计阶段方案选择的周期,以12槽10极、表贴式转子的分数槽永磁无刷直流电动机作为初始方案,以输出转矩作为设计指标,分别设计并研究了具有不同定子槽数、转子极数和转子磁路结构的多个方案,并利用电磁分析软件Ansoft对各方案进行计算分析,给出不同方案的特点和适用场景。

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。

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。

转子槽数对无刷交流励磁机的空载噪声影响

赵　博 , 黄贤法 , 翁德红 , 田　康 , 鲍晓华

2024, 52 (9): 1-5.

摘要(67)

PDF(2372KB) (145)

为减少无刷交流励磁机的电磁噪声,提出一种无刷交流励磁机径向电磁力和交变弯曲力矩的解析模型。根据磁导法,得到空载气隙磁场的解析表达式,进而推导出径向电磁力和交变弯曲力矩的表达式,得到励磁机电磁噪声的主要阶次和转子槽数的关系。通过增加转子槽数可以有效削弱主极磁场和一阶齿谐波引起的噪声,多物理耦合有限元仿真和傅里叶方法验证了结果。

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