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第二十一届中国小电机技术研讨会

第二十一届中国小电机技术研讨会

  • 召开年：2016
  • 召开地：上海
  • 出版时间： 2016-11-09

主办单位：中国电工技术学会;中国电子学会;中国电子元件行业协会;上海市电机工程学会

会议文集：第二十一届中国小电机技术研讨会论文集

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  • 摘要：本文首先以小型纯电动汽车驱动用集中绕组永磁辅助式同步磁阻电机为例评估其转矩能力,并与分布绕组永磁辅助式同步磁阻电机进行比较;接着讨论了极数和磁桥对集中绕组永磁辅助式同步磁阻电机峰值转矩能力的影响;最后分析了集中绕组永磁辅助式同步磁阻电机的转子安全问题,包括转子结构安全和铁氧体低温抗退磁能力安全.电机转子最大应力出现在第二次磁桥处，最大应力为92.8MPa，最大形变出现在第一层磁钢外表面，最大形变最大值为0.004mm。显然，此时的最大应力低于硅钢片材料的最大抗拉强度，转子结构是安全的。永磁体端部拐角处磁密为O.15T左右，对应图铁氧体永磁材料退磁曲线膝点处的磁密，因此，转子铁氧体不会出现不可逆退磁现象。
  • 摘要：本文针对浸油电机的特殊工作环境进行详细分析。根据流体对电机的影响比重，将流场分为气隙部分流场及其他部分流场。在计算电机的粘性损耗时气隙流场部分占据主要位置，而在其他流场中主要是轴瓦内部流场起主要作用。本文利用有限元分析软件Fluent对轴瓦内部流场运动状态，速度分布，压力分布进行分析，并得到轴瓦部分的流体粘性损耗值。气隙部分的流场损耗是整个流域的主体，因此针对气隙损耗进行了详细的速度，压力分析，并计算得到了气隙部分粘性流体损耗。
  • 摘要：本文提出采用相似日选取算法,选取最邻近的一个相似日与待测日气象特征向量的差值构成径向基(RBF)神经网络的基本输入数据空间,而径向基神经网络的输出是待预测的光伏阵列的输出功率.同时设计了基于相似日和径向基神经网络的光伏阵列输出功率预测模型.并利用中国西北某地光伏发电系统中的实测数据验证了该模型可行性及实用性.
  • 摘要：介绍一种基于直线压电马达的太阳能板除尘方法.在该方法中,在太阳能电池板的边缘设置导轨,直线压电马达被安装在导轨上,除尘刷的一端被固定在直线压电马达上,除尘刷的除尘部位被压在太阳能电池板的感光面上.当直线压电马达在导轨上运动时,除尘刷能可靠地去除太阳能电池板感光面上的灰尘,提高太阳能电池板的输出功率.样机系统的测量结果表明:使用本除尘方法引起的太阳能电池板输出电能与增加和压电马达能耗的比(系统的能量效益)远大于1.
  • 摘要：针对电动汽车复杂的工况要求,电动汽车驱动电机控制采用无传感器控制系统.为了克服机械式传感器给永磁同步电机带来的影响,设计一种改进的模型参考自适应(MRAS)转速辨识法来实现无传感器的转子位置检测.通过仿真结果对比表明，采用改进的MRAS算法可以同时辨识电机的转速和定子电阻，能够跟踪转速和定子电阻的变化，在给定转速变化和突加负载的情况下也能够比较准确快速的跟踪转子转速和位置，而且对负载的抗干扰能力也更强，大大提高了系统的鲁棒性。
  • 摘要：本文针对多相多单元的永磁同步电机,利用部分单元当作发电机运行而另外部分单元当作电动机运行,提出了一种利用其特殊结构实现的额定铜损和温升测试的简易方法.仿真分析和实验测试都证明了方法的正确性.本文对永磁同步电机的理论研究和工程应用具有参考价值.利用Ansys建模，并对各相绕组施加额定交流电流，同时把铁心损耗设置为零，则可以计算得到该永磁力矩电机的铜损温升的变化规律。计算结果可以看出，在室温为25℃时，单独由铜损引起的温升在大约3.5个小时的时候达到稳态，温度最高的绕组的温度约为88℃(温升约为63℃)，比实际样机额定铜损温升的测试结果91℃稍低，可能是由于模型中忽略了一些次要的导热因素，以及样机测试中的其他一些损耗导致的，但这个误差在工程应用中是可以接受的。
  • 摘要：本文设计了基于DDS的新型超声电机驱动测试平台,借助光电编码器测量不同激励信号下超声电机的启动特性.分析超声电机启动转速随着驱动电压的频率和幅值线性变化的变化率,驱动信号峰峰值在400V左右，频率从45KHz逐渐下降到42KHz，可以看出，在降频启动情况下，电机能够实现平稳启动，不会产生速度突变。因此，频率递减的方案能够使超声电机平稳启动。
  • 摘要：本文阐述了为获得较大的推力,同时希望占用空间小重量轻,经常需要将直线超声电机进行同步并联驱动.但是直线超声电机是接触式传动,它是将超声频域的椭圆轨迹振动借助摩擦而产生直线运动动力输出,所以电机间很容易出现刹车现象而大大影响并联驱动的效率.建立了直线超声电机并联驱动的运动模型,研究电机的输出特性对并联效率的影响.通过比较立式与卧式直线超声电机的输出推力,得到立式电机具有明显的软特性,并且这种软特性在并联中能有效避免刹车现象.以短柱直线超声电机和卧板直线超声电机为对象进行对比实验,结果显示立式短柱直线超声电机并联效率达到95％以上,卧板式电机并联效率不稳定且最高效率仅76％,证明立式电机具有软特性且有利于实现并联驱动.
  • 摘要：分析了压电换能器夹持电容在线测量原理,提出了一种新的并联谐振频率跟踪方法.讨论了不同状态下并联谐振频率的变化规律.采用嵌入式芯片PSoC5为主控制器,结合数字合成技术,使激励信号分辨率达到0.5Hz.驱动直流电源采用软开关技术实现电压可调功能.对换能器的电压进行检测并在此基础上实现扫频跟踪策略及自动解锁控制.在不同工作状态下的实验结果验证了设计方案的合理性.
  • 摘要：本文从提高超声电机性能的角度出发,综述了超声电机的发展概况、性能特点、应用前景和存在问题,着重介绍了近年来国内外学者在超声电机性能改进方面所取得的研究成果.研究新型的压电材料及摩擦材料，包括材料的成分，材料的制备工艺，材料的使用方法等，以期来提高电机的性能。不断研发新结构，并力促超声电机的集成化和微型化是其发展的重要方向。超声电机作为精密动作的微特电机，在航天器、微型机器人、汽车仪表、精密定位仪、光学仪器、医学器械等的应用已越来越多，其精确的动作控制，高精度的定位，及抗电磁干扰等优良特性己越来越多地被应用于诸多自动化、精密化的场合。探索超声电机的新应用，不仅能促进超声电机领域的发展，而且能推动航空航天、精密仪器、现代医学工程等领域的不断前进。
  • 摘要：本文研究中点箝位型逆变器的改进拓T型三电平逆变器拓扑.其优势在于电流通路中的开关器件数量少,传导损耗低,无需箝位二极管或电容.本文详细的阐述了中点电压不平衡问题本质,通过改变SVPWM调制中正负小矢量实现中点电压的平衡的三种方法:交替互补正负小矢量;依据中点电流重新安排正负小矢量;依据直流侧电压和交流输出电流重新分配正负小矢量.仿真分析了中点电位控制可行性.采用交替互补正负小矢量的方法简单，但效果不佳适合小功率的场合。而依据中点电流情况重新分配正负小矢量的方法，可以在一定程度改善中点电压不平衡状况，但在大功率效果不明显。依据直流侧电压与输出电流重新分配正负小矢量的方法，对中点电压平衡有良好的控制作用。
  • 摘要：利用双酚AF(BPAF)与2,4-二硝基氯苯(DNCB)的亲核氯取代反应制得了四硝基中间体2,2-双[4-(2,4-二硝基苯氧基)苯基]六氟丙烷(BDNPFP);随后以水合肼为还原剂、钯/碳为催化剂,进行还原反应,制得了一种新型含氟四胺单体——2,2-双[4-(2,4-二氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(BDAPFP).通过DSC、FT-IR、1H NMR证实了中间体及含氟四胺的结构.这种含氟四胺(BDAPFP)与对苯二胺(PDA)、4,4'-二氨基二苯醚(ODA)及3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(BPDA)通过两步法聚合制备了一系列的线型及一级支化型聚酰亚胺薄膜,并对其性能进行了研究.由合成得到的含氟四胺(BDAPFP)与对苯二胺(PDA),4,4'-氨基二苯醚(ODA)及3,3',4,4，一联苯四梭酸二配进行聚合反应，分别得到了一系列线型聚酞胺酸溶液和一级支化型聚酞胺酸溶液，涂膜、热亚胺化，分别得到了透明坚韧的线型聚酞亚胺薄膜(LPI-1,LPI-2及LPI-3)和一级支化型聚酞亚胺薄膜(BPI-1,BPI-2及BPI-3).测试结果表明，由于BDAPFP的引入，一级支化型聚酞亚胺薄膜具有更好的热稳定性，较低的介电常数和吸水率，稍高的光透过性和稍低的截止波长，并具有出色的机械性能。
  • 摘要：矢量控制永磁同步电机因性能优越在伺服系统中的应用越来越广泛,对电机参数进行准确的辨识是实现精准控制的前提.针对传统测量永磁同步电机参数通常采用特定的仪器需手工完成在线调整困难的缺陷,提出一种在线辨识永磁同步电机参数的方法.提出的方法通过控制器产生一组测试信号自动测量电机的定子电阻、交直轴电感、反电势常数、转矩系数、摩擦系数和转动惯量.理论分析和实验表明:和传统方法相比,提出方法自动化程度高,辨识的所有参数误差都在10％以内.
  • 摘要：普通电动机因它自身起动电流能产生很大起动力矩，所以无论规定的工作转速有多高，都可直接正常起动。步进电动机类似于同步电动机，自身无起动力矩，只有牵入力矩，而牵入力矩仅靠电机通电励磁后磁导变化产生，牵入力矩很小，故它只能在低频下起动，然后再缓慢升高至规定的高频高速运行，不能直接高频起动。步进电动机对惯性负载很敏感，常把转子作成细长型，其原因亦是因牵入力矩小，无法带动大的惯性炬起动，因惯性矩与转子半径的平方成正比，转子半径越大起动越困难，即使低频。交流力矩电动机取得电源比直流力矩电动机更方便，所以交流力矩电动机在由工频电网供电的卷绕设备上用得就更多。旋转变压器的输出相位移，跟励磁回路阻抗中的电阻分量与电抗分量比例直接相关，电阻分量越太，输出相位则越大，反之则越小。测速发电机的转速越高，输出电压越高，纹波电压也越高，但两者的比例系数即纹波系数不变。不过测速发电机的转速越高，随着纹波电压脉动频率的增高，会产生纹波系数减小的错觉。因为直流测速发电机的输出纹波系数与转速无关，主要与每极下的元件数有关，所以电机设计时，可根据用户对纹波系数的要求，先进行理论计算，以选择每极下适合的电枢槽元件数。
  • 摘要：本文提出了一种下垂控制的微电网的分层控制策略。对微电网进行分层控制，使得初级控制中的功能转化为高级控制功能来执行，很好地降低底层控制的复杂性，有利于电网的初级控制标准化，并且将故障限制在局部范围内，提高了控制系统的可靠性。而且分层控制还可以适应局部结构的变化，灵活性较高，同时也保证了微网保护的可靠性与速动性。通过PSCAD进行仿真，证明了该控制策略的可行性。
  • 摘要：本文在选用合适的永磁材料基础上,研究了永磁发电机的设计、计算特点;确定了不同参数对电机特点的影响;并给出了选择优化参数的合理建议.提高永磁发电机功率的最有效方法是改变电机的直径和长度。且改变长度的方法最简单，因为只要增加定子的叠片数量和磁钢的长度。如果采用增加直径的话，则要求制作新的模具，重新开模的费用较大、制作成本增加。另方面，电机长度的增加会受到结构特点的限制，并将劣化电机的冷却条件。任何事情都会利弊并存，应考虑最佳的折衷方案。因而，在研制一系列不同功率的发电机时，首先通过长度的增加来提高功率，然后再过渡到增大直径的解决方案。
  • 摘要：本文综述了通过降低摩擦力来达到微小电机的高效节能的方法,并对其减摩机理进行了探讨.针对固体润滑存在的问题，在微小电机中大量使用含油轴承含浸润滑油实现轴与轴承之间的润滑。含油轴承属于粉末冶金金属制品中的一种，通过真空浸油工艺将润滑油浸在粉末冶金制品中的孔隙性中，在非运转状态，润滑油充满其孔隙，运转时，轴回转因摩擦而发热，轴瓦热膨胀使孔隙减小，润滑油溢出到摩擦表面隔绝摩擦副表面起到润滑作用;当轴停止转动后，轴瓦冷却，孔隙恢复，润滑油又被吸回孔隙，从而实现自润滑，轴承工作期间可以较长时间不加润滑油甚至终身不加油。含油轴承不需要外加的润滑系统，可以实现自润滑，同时具有摩擦系数小，效率高，高转速的特点，可以在很长的工作时间内不需添加润滑油，适用于轻载低速不易加油或密封器件中。
  • 摘要：随着半导体技术的进步,随着变频器作为供电电源和异步电动机控制器件的普及,对定子相数超过3相的多相电动机,愈益受到人们的关注和重视.在标准三相驱动(牵引)电动机的基础上,已制造成定子不同相数的多相电动机,并对其参数的比较进行了研究讨论.同时,对定子绕组和齿一槽部的几何尺寸作了改变;在给定的尺寸下,提出了确定电动机可能达到的相数范围的方法.基于所研究电动机的参数对比,当相数接近最大值时,保持总损耗值和绕组的重量不超过原3相电动机类似值的情况下,已经证实,电动机定子相数接近最大值时,运行特性和性能均得到改善.
  • 摘要：永磁力矩电机(PMTM)广泛应用于高精度的位置伺服系统和低速控制系统.本文对永磁力矩电机的铁心饱和对力矩特性的影响进行了分析,在此基础上提出了降低铁心饱和的措施.基于有限元分析,对定子齿宽、转子磁钢形状、极弧系数进行了优化.最后对样机进行了实验,验证了优化结果的有效性.本文对永磁力矩电机的理论研究和工程应用具有参考价值.铁心饱和程度越高，电机的力矩特性曲线非线性程度越高，力矩波动也越大。根据样机设计和测试结果，额定点和最大力矩点的力矩系数与线性段的比例在0.95和0.85以上是比较适宜的。定子铁芯齿宽、转子磁钢形状和极弧系数大小对电机的输出力矩特性有很大影响。影响饱和的最主要参数是定子齿宽。同样情况下，采用矩形磁钢和0.85的极弧系数可以取得比较理想的输出特性。
  • 摘要：本文提出了两款永磁汽车发电机的转子结构:径向磁通的空心结构转子和切向磁通的高气隙磁密转子.在定子铁芯的36槽中，分上下两层嵌放线圈的两个有效边。线圈的一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边放在相隔Y=4槽的下层。双层绕组的线圈数目恰好等于定子槽数36，这一双层链式绕组中，为改善电动势和磁动势的波形，选用了合适的短距绕组，不仅提高电机的电气性能，而且可节省电磁线和减小绕组的漏电抗。此外，双层绕组的所有线圈形状和尺寸都相同，便于绕制，端部排列整齐，有利于散热和增加机械强度。线圈分布紧凑，有效利用率高。对比相同功率的机组，重量轻、尺寸小、节省有效材料，降低了造价，性价比高。二者的共同特点是将汽车发电机的两大性能指标之一的[零电流转速]降低到600rpm以下.该发电机非常适用于城市公交车,提高了效率,延长了车载蓄电池的使用寿命,节能节油,经济效益明显.
  • 摘要：电接触材料作为电子电器元器件制造的物质基础,历经百年发展,为了适应电子电器元器件的产品更新换代的发展需要,电接触材料产品及其制造技术也在不断地推陈出新.提高产品的使用性能,千方百计降低贵金属用量是业内人士的研究主题,工艺技术和装备水平的提升,推动着本行业的生产发展.纳米复合电镀是利用电沉积弥散强化的工艺方法。在常规电镀液中加入纳米颗粒，使之在镀液中稳定悬浮，实现电镀过程中的共沉积;或者在基体表面采取一定措施预先配置纳米颗粒，电镀金属离子沉积过程中将预置的纳米颗粒包覆，镶嵌在镀层中。纳米复合电镀使复合镀层的电接触性能及其耐磨、耐蚀性能等方面得到显著提高。AgSnO2电接触材料作为有毒的AgCdO电接触材料的替代品，在中、低压电器中应用广泛，但由于Ag对SnO2的润湿性能差，结合界面不牢固，产品生产工艺性能差，前处理工艺复杂，电接触元件在使用过程中由于SnO2颗粒的表面富集，加大了接触电阻和表面温升，恶化了触点元件的电接触性能，如果用等离子喷涂技术制造AgSnO2/Cu复合电接触材料，可以避免冗长的变形加工过程，有益添加剂的选择设计更加方便自由.
  • 摘要：本文主要介绍了机电行业质量标准的主要变化内容和其新版实施过程中的新要求,旨在对标准的使用者有所帮助.2015版9001标准已于2015年9月15日正式发布实施.新版标准新增了"理解组织及其环境"、"理解相关方需求和期望"和"应对风险和机遇措施"的要求;增加了对知识管理的要求;弱化了对管理体系文件形式的要求;增强了最高管理者的领导作用和承诺;突出强调了实现管理体系的预期输出,提供合格、一致的产品和服务,以增强顾客满意;强调了质量绩效和质量管理体系的有效性.
  • 摘要：本文论述了中国中小型交流异步电动机产品的发展分为二个阶段,一是建国初期以采用原苏联标准体系,主要代表产品有J、JO和J2、JO2系列三相异步电动机;二是改革开放后,采用国际电工委员会组织IEC标准体系,该阶段的主要代表产品有Y、YE2、YE3等系列三相异步电动机.国标GB18613《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》的制定及变更,体现出中国中小型交流异步电动机产品效率的发展变化.采用高效率电机并不是在所有的场合都会取得节能的效果。由于高效率电机在效率提高的同时，电机的输出转速一般也会提高，对于有些使用水泵或风机的场合，可能采用高效率电机会出现不节能的情况。此时，应考虑采用专用的高效电机或进行必要的量身定做.
  • 摘要：提出了一种纵弯超声电机的振子结构,采用了有限元分析软件ANSYS9.0建立了电机振子参数的有限元模型,然后进行模态分析,最终实现振子的纵弯模态的匹配.最后对振子进行模态测试,并且对振子进行了修模,完成了纵弯模态的匹配.利用激光测振仪(PSV300F-B)测量振子的振动模态，测得振子的纵振和弯振频率分别为30125Hz和29428Hz，纵振频率和弯振频率与仿真分析结果非常接近。最后通过修整凸台来实现纵振和弯振频率的一致性，最后修磨得到振子纵振和弯振频率分别为30235Hz和30238Hz.
  • 摘要：本文设计了一种工作于DCM(断续导电模式)的无桥整流谐振Pseudo-Boost功率因数校正变换器,器件数目少,通态损耗低,功率因数高.介绍了此变换器的工作原理、主电路参数设计计算以及外围电路电压补偿网络设计等.最后对变换器进行闭环仿真并针对仿真结果进行功率因数分析,仿真结果证明了理论分析正确,这对系统的实验研究具有一定的理论指导意义.
  • 摘要：本文阐述了按摩椅用新型电动推杆电机的结构和性能特点,并对国内外电动推杆电机的研究现状进行了介绍,按摩椅用新型电动推杆采用新的材料及工艺，改变了传统电机的不环保、高能耗、噪音大等的缺点，把“环保、静音，智能”加入到电机设计理念中，行程电脑自动化控制，电动推杆内置智能记忆模块，可以对背部、臀部、小腿等各部位进行精确的圈数记忆和调节，使产品更加轻便、精准、智能，且更环保、安全。主要特点：智能、环保、安全、静音。
  • 摘要：本文对电动叉车牵引点的特点做了详细介绍，根据电动叉车牵引电机的工作特点对电磁设计做了相关讨论，并对一台样机进行了分析。电动叉车牵引电机的电磁设计首先考虑满足四个工作点的性能指标，其次综合考虑温升、噪声和振动等其他要求，良好的电磁设计是高性能牵引电机的关键。振动与噪声对所有的电机都是一个重要问题，电动叉车牵引电机使用变频器供电且爬坡运行时处于过载状态，更易产生振动和噪声，因为牵引电机功率不大，除了采用合适的槽配合外，还可以利用斜槽来降低振动与噪声。
  • 摘要：针对永磁同步电机的矢量控制,介绍了改进的PI控制方法即PDFF控制,PMSM速度环采用PDFF控制并进行了Matlab/Simulink仿真.仿真表明了PDFF调节具有较好的响应和抗扰能力,也为实际伺服系统的良好性能设计和调试提供了新思路.
  • 摘要：转子励磁旋变，反向观察副边相量变化，实际应用中不很方便，特别是要以反相最大定基准电气零位更不方便，观察中也容易出现错误。但反看相量图的结果，实际等效于定子励磁检测接线正确性。即转子励磁旋变，在用相量法检测接线正确性和定基准电气零位时，也可按规定的相量图改用定子励磁的方法进行，具体为先将图1b中的原、副边相量位置互换作为观测依据。检测时绕组D1D2通电励磁，旋转转子到Z1Z2输出波形与D1D2励磁波形同相位最大时，这便是真正的基准电气零位。而原Z1Z2通电励磁，旋转转子到D1D2输出与Z1Z2通同相最大点，则是虚假电气零位，是错误的。这样改变后，原相量图中的各相量关系不变，定出的基准电气零位也不会出错。经实践证明也是正确的。不过这时励磁电压应稍加低一点，因这样反励磁是升压状态。测误差时，则仍必须转子励磁。转子励磁改为定子励磁，目的只为检测接线正确性和定基准电气零位方便和准确，不能作其它用途。
  • 摘要：通风机的风量，是风速和风道截面积的乘积。由于进风口气流方向紊乱，直接测风速很不准确。风管或风室，长长的风管对气流有引导作用，整流栅或整流网对气流有整流作用，从而使气流平行均匀，所以小型通风机，规定必须用风管或风室测风量，风管制造筒单，这是因为它是根据风机风道大小设计成相应的直园筒，内中整流栅可设计成多孔十字方格形网，节流器可设计减由小到大的多种扇叶园片，一般容易实现。低速风机，可选用风管测风量;高速风机，可选用风室测风量。选用通风机时不能偏面地看风量大.也不能偏面地看风压大，而应看它气流特性曲袋最佳工作点，即二者相乘的面积和负载系统阻抗曲麟交合点的面积。气流特性曲袋，才是选用通风机的依据。

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