推力波动

摘要： 为解决无铁芯永磁同步直线电机推力及推力波动问题,提出新型永磁体结构设计原理,建立物理模型,设计一种新型永磁体结构的无铁芯永磁同步直线电机,并对其结构参数进行优化。对新型磁极结构的磁场、直线电机的推力与推力波动进行有限元分析,以推力不削弱、推力波动最小作为优化目标,进行电机推力性能优化。通过重复定位精度的测量,验证新型磁极阵列抑制推力波动的有效性。结果表明:文中所提出的新型磁极布置与常规磁极布置相比,提高了无铁芯永磁同步直线电机的推力、定位精度,并降低了其推力波动率。

摘要： 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。

摘要： 考虑长初级双边直线感应电机次级长度的任意性,首先,以次级板为运动参考坐标系,基于电磁场理论建立非整数极距次级双边直线感应电机的数学模型,求解气隙磁通密度和次级电密的表达式,分析包含端部效应的气隙磁场和次级电密的纵向分布特征.其次,采用气隙磁场和次级电密积分推导了稳态推力以及推力波动表达式,计算了非整数极距次级电机各电磁推力及推力波动分量的机械特性曲线,分析了端部效应对电磁推力和波动的影响.最后,建立电机的有限元模型,计算了非整数极距次级电机推力特性曲线,并与解析计算的数值进行比较.研究结果表明:解析计算与有限元计算的结果一致,可以为长初级双边直线感应电机的设计和次级选取提供理论依据和计算方法.

摘要： 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,以提高电机性能和减小永磁材料的成本。有限元仿真结果表明,与原始电机相比,优化后的电机平均推力提升了18.67%,推力波动降低了73.20%,用磁量减少了22.67%。

摘要： 永磁直线同步电机(PMLSM)具有推力密度高、效率高、无中间传动机构等优点。PMLSM通常采用N-S极永磁体(PMs),但当长行程电机使用大量PMs时,存在成本高的缺点。针对自动化生产线,提出一种新型模块化连续极PMLSM方案,适用于负载变化范围不大的应用场合。采用有限元法对连续极PMLSM的电磁特性进行仿真分析。通过优化永磁体尺寸参数,分析极弧系数和永磁体厚度对电机电磁特性和推力特性的影响。提出四段式模块化拓扑,并建立相应的分段函数模型,从而消除端部力的基波和奇数次谐波,抑制定位力和推力波动。

摘要： 以高精度直线电机为研究对象,提出一种直线电机推力波动补偿的方法。通过解析法分析,归纳了直线电机磁阻力的一般规律,合理设置补偿器参数,进而为抑制直线电机的推力波动提供了理论依据。最后以一台6槽8极电机为例,进行了有限元分析与试验验证,结果均表明补偿器对磁阻力补偿效果达到60%以上。

摘要： 永磁直线同步电机(PMLSM)的推力波动与其输入电流紧密相关,为最小化电流误差,提出一种基于Park变换的旋转角度补偿算法,并在其基础上建立PMLSM双闭环滑模变结构控制(SMC)系统.针对SMC控制器引入的抖振问题和系统固有的扰动,设计扰动推力观测器.MATLAB/Simulink联合仿真证明该策略能有效地减小电流误差和电机推力波动.

摘要： 针对空间相机匀速扫描中的周期干扰,研究永磁同步电机(PMSM)抗扰控制问题.为了解决传统状态观测器与内模原理补偿方法形式复杂、计算量大的问题,结合敏感器测量输出和系统模型推导出干扰量,并在重构干扰的基础上,采用超前输入补偿策略快速抑制扰动影响.该方法形式简洁,计算量小,经数学仿真和试验验证,可有效抑制系统正弦扰动,改善稳态性能,减少相机抖动,满足空间成像需求.

摘要： 采用解析算法计算常导高速磁悬浮列车长定子直线同步电机(LSM)的电磁性能,计算模型考虑了长定子的齿槽结构,在LSM的一对极下,沿运动方向建立磁导率方程和励磁磁动势方程,然后根据傅里叶级数展开法求解方程,得到气隙磁通密度沿运动方向的分布,显示了齿槽效应的影响.之后,基于有限元模型计算不同运行速度下齿槽效应对力特性、励磁绕组感应电动势与铁心损耗的影响.结果发现,齿槽效应会导致推力波动增大,励磁绕组中产生感应电压,励磁铁心损耗增大,且随着速度的增加这些影响越明显.

摘要： 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.

摘要： 本文围绕开口槽型游标永磁直线电机的推力波动问题开展研究,分析了开口槽型游标永磁直线电机推力波动的产生原因以及电机主要结构参数对推力及推力波动的影响规律.为强调游标永磁直线电机在推力波动优化方面的特殊性,在初级铁心尺寸相同的条件下,将其与传统分数槽永磁同步直线电机进行了对比分析.

摘要： 本文提出了一种用于直线舵机的新型的五相双定子模块化直线永磁同步电机(MLPMSM).首先,本文介绍了该电机的结构.随后本文又对单个模块以及电机整体的推力特性进行了推导与分析.在理想情况下,当五个模块等距排列时,除了5的倍数次谐波,其余所有的推力波动均可消除.为了降低电机五次谐波力波动,本文针对槽口宽度进行了优化.此外,由于边端模块中的磁力线分布于中间模块的不同,电机中还存在较大的基波推力波动.本文采用在边端模块绕组中通入合适补偿电流的方式对基波力波动进行了补偿.结果表明,电机的推力波动有了明显的下降.

摘要： 直线电机具有结构简单、定位精度高和反应速度快等突出优点,作为直线运动驱动装置广泛应用于工业场合.本文研究双边平板型永磁同步直线电机拓扑结构,分析其性能和优化其磁极结构.本文采用设置优先级参数和约束条件,并结合正交优化的方法来确定磁极结构的最优参数,实现高推力、低推力波动和高推力与永磁体体积之比的设计目标.研制一台双边平板型永磁同步直线电机并进行实验测试,验证该方法的有效性.

摘要： 与传统永磁开关磁链电机相比,初级分块式永磁开关磁链直线电机的电枢绕组和永磁体放置于不同的初级上,提高了永磁体和电枢绕组的空间.直线电机的定位力包括由初级开槽引起的齿槽力和初级开断引起的边端力,与旋转电机相比,直线电机的定位力较大.采用辅助齿结构能有效减小直线电机的边端力.本文采用遗传算法,分别对两种永磁开关磁链直线电机的结构参数进行了全局优化.为了进一步减小推力波动,对辅助齿的宽度和位置进行了优化.并从开路磁链、反电势、推力、定位力和铁耗各方面对两种开关磁链直线电机进行了对比.结果发现初级分块式永磁开关磁链直线电机具有更好的性能.

摘要： 引入重心邻域算法(gravity neighborhood center algorithm,GNCA),以解决无铁芯永磁同步直线电机(permanent magnet permanent magnet synchronous linear motor,PMSLM)多目标优化设计问题.针对应用于微秒激光雕刻机中的PMSLM,采用等效磁化强度法,分析气隙磁密、感应电动势谐波畸变率、推力、推力波动的解析表达式,将永磁体、极距、气隙等结构参数作为变量,以平均推力保持不变,谐波畸变率及推力波动率最小作为优化目标.采用重心邻域算法,根据全局最优值与目标函数重心的邻域关系,通过对“重心”的快速精准定位,获得最优的电机结构参数,实现电机的最佳运行性能.GNCA得到的电机优化结果与设计目标具有良好的一致性,有限元仿真分析与样机测试验证了所提方法的正确性和有效性.

摘要： 针对初级永磁型直线电机的控制研究,缺乏有效的控制方法,而矢量控制技术取得了快速发展,控制策略灵活、多样.为此,在分析初级永磁型直线电机数学模型的基础上,阐述了电流滞环PWM和空间矢量脉宽调制(SVPWM)两种矢量控制原理.通过MATLAB/Simulink软件分别建立初级永磁型直线电机电流滞环PWM和SVPWM控制模型,仿真结果表明了采用基于SVPWM控制,不仅使系统更加稳定地工作,提高了系统动态响应时间,而且对电机的推力波动具有较为明显的抑制效果.

摘要： 无槽圆筒型永磁同步直线电机的初级是开断的,因此其绕组电感存在不对称现象,导致电机数学模型更加复杂,影响了电机的推力特性及控制性能,本文对这一特性开展研究.首先基于有限元仿真模型分析了电机电感不对称规律,分别分析了导致电机自感、互感不对称的原因.随后建立了考虑电感不对称的圆筒型永磁同步直线电机的数学模型,定量地研究了电感不对称对电机推力波动和平均推力的影响.进一步,提出了两种初级三段式的模块化结构,以抑制电感不对称现象,降低电机的推力波动.最后,研制了一台无槽圆筒型永磁同步直线电机样机进行测试,对电机的电感不对称特性及推力波动特性进行了实验验证.

摘要： 针对歌尔股份某自动化生产线设备上对直线电机的特殊需求,设计一款6极18槽无铁芯圆筒形永磁同步直线电机,通过电磁场有限元分析软件,建立的圆筒形直线电机的电磁仿真模型,并得到圆筒形直线电机的主要性能参数,通过电磁场分析的后处理,进一步得到了圆筒形直线电机的磁密及磁力线分布、径向气隙磁密分布及其谐波分析结果以及直线电机的推力和反电动势分布等性能曲线.结果表明,所设计的圆筒形直线电机不仅在结构尺寸上满足了设计要求,同时额定推力达到30N,推力波动小于±1.2％,直线电机的综合性能优良.

摘要： 为了研究并联式涡轮冲压组合发动机模态转换过程中控制规律,采用容积动力学法建立了并联式涡轮冲压组合发动机动态数学模型,并与涡轮基试验数据和冲压发动机总体数据进行比较,验证了模型具有较高的稳态和动态精度.利用模型对模态转换过程进行了仿真分析,获得了模态转换过程中涡轮基和冲压发动机的控制规律,仿真结果表明,模态转换过程中推力波动能够满足设计要求.

摘要： 针对磁阻力使永磁直线同步电机(PMLSM)产生推力波动问题,分析PMLSM齿槽力形成机理及分布规律,分析结果表明,分数槽是降低齿槽力非常有效方式;采用理论和有限元法相结合分析端部效应力,提出优化动子长度和端部结构降低端部效应力的方法.采用遗传算法与有限元相结合的优化方法进一步降低PMLSM磁阻力.结果表明,优化后PMLSM磁阻力降低85.6％,从本体上有效抑制了PMLSM推力波动.

摘要： 本发明公开了一种直线电机推力与推力波动测试装置及测试系统，测试装置包括机架和滑装在机架上的测试平台；被测直线电机的定子固定在机架上，动子固定在测试平台上，定子与动子之间留有气隙；测力计固定在测试平台上；直线运动驱动机构安装在机架上且与侧力计连接；位移检测组件安装在机架上用于直接或间接获取测试平台的位移量。测试系统包括上位机，与上位机电连接的伺服驱动器，直流电源以及直线电机推力与推力波动测试装置；直线运动驱动机构和位移检测组件均与伺服驱动器电连接，测力计与上位机电连接，被测直线电机与直流电源电连接。本发明结构简单，兼容性高，且可进行双向测试，测试精度高，测试数据稳定可靠。

摘要： 本发明公开了一种直线电机推力波动抑制装置及其波动抑制方法。该装置包括三个动子，三个动子间采用弹簧进行柔性连接，从而不仅增大了输出的推力范围，还可以从两个方向进行推力的调节，实现更高精度的推力波动抑制。进一步的，三动子既可以采用一个主控单元进行集中控制，也可以每个动子采用独立的控制器、传感器，从而采用分布式的控制方法；总的力指令的总的出力任务中，三动子分别承担的出力既可以相同，也可以有出力分配优先权的高低不同，还可以根据所使用弹簧的弹簧参数而有所不同。本发明可以实现整个系统出力高效、快速、高精度的目标。

摘要： 本发明公开了一种直线电机推力与推力波动测试装置及测试系统，测试装置包括机架和滑装在机架上的测试平台；被测直线电机的定子固定在机架上，动子固定在测试平台上，定子与动子之间留有气隙；测力计固定在测试平台上；直线运动驱动机构安装在机架上且与侧力计连接；位移检测组件安装在机架上用于直接或间接获取测试平台的位移量。测试系统包括上位机，与上位机电连接的伺服驱动器，直流电源以及直线电机推力与推力波动测试装置；直线运动驱动机构和位移检测组件均与伺服驱动器电连接，测力计与上位机电连接，被测直线电机与直流电源电连接。本发明结构简单，兼容性高，且可进行双向测试，测试精度高，测试数据稳定可靠。

摘要： 直线电机推力测试装置及采用该装置测量推力波动的方法，涉及电机测试技术领域。本发明是为了解决现有的直线电机推力加载测试装置只能进行单程测试及操作复杂的问题。测试台及支架上设置有滚珠丝杠，旋转伺服电机的转子与滚珠丝杠同轴，滚珠丝杠上套有一个螺母，力传感器连接在滚珠丝杠的螺母与被测直线电机动子之间，力传感器用来测试被测直线电机在导轨上滑动运行的输出推力，测试台及支架的底座上安装有导轨，旋转伺服电机用于驱动滚珠丝杠旋转运动，从而带动滚珠丝杠上的螺母沿直线运动推动被测直线电机在导轨上滑动运行。它用于测试被测直线电机的输出推力。

摘要： 本发明公开了一种直线电机电磁推力及推力波动测试装置，该装置包括负载直线电机、拉力传感器、光栅尺和数据处理器，拉力传感器的一端与负载直线电机连接，拉力传感器的另一端与待测直线电机连接；拉力传感器的信号输出端与数据处理器连接；负载直线电机和待测直线电机均设置在光栅尺上；负载直线电机是磁悬浮、无齿槽的直线电机。本发明结构简单、测试精度高，适用于直线电机电磁推力及推力波动测试中，并可用于电机动态性能的测试。

摘要： 本发明公开了一种直线电机推力波动抑制装置及其波动抑制方法。该装置包括三个动子，三个动子间采用弹簧进行柔性连接，从而不仅增大了输出的推力范围，还可以从两个方向进行推力的调节，实现更高精度的推力波动抑制。进一步的，三动子既可以采用一个主控单元进行集中控制，也可以每个动子采用独立的控制器、传感器，从而采用分布式的控制方法；总的力指令的总的出力任务中，三动子分别承担的出力既可以相同，也可以有出力分配优先权的高低不同，还可以根据所使用弹簧的弹簧参数而有所不同。本发明可以实现整个系统出力高效、快速、高精度的目标。

摘要： 本发明属于电机领域，公开了一种可降低推力波动的直线电机，包括定子、与定子配合的动子，所述定子包括基座和固定在基座上的多个永磁体，相邻永磁体的极性相反，所述动子包括位于基座上方的移动件，所述移动件上依次沿定子延伸方向布置的多个磁轭件，所述磁轭件外缠绕有绕组；所述磁轭件正对永磁体的一面为弧面，所述磁轭件的下表面沿定子延伸方向的剖面为向下凸出的弧线。该直线电机在磁轭件上进行改进，其不会损失推力，同时保留了低成本和无推力波动的优势。

摘要： 本发明提供一种低推力波动次级模块化永磁同步直线电机，属电机技术领域。该低推力波动次级模块化永磁同步直线电机，包括初级组件和次级组件，次级组件为模块化结构，由单元次级和虚拟磁极交替排列而成，单元次级的极距为τr，虚拟磁极的极距为τv，虚拟磁极的虚拟永磁体与相邻单元次级的永磁体极性相反。通过虚拟磁极的极距τv计算整个电机的等效极距τe，并根据整个电机的等效极距τe计算确定电流频率，从而降低推力波动和法向力波动。该结构实现了次级的模块化，使得长行程电机的次级具有长度和轨迹灵活可调的特点，可应用于各种自动化智能生产线上。

摘要： 一种分段直线电机推力波动拟合方法，属于电机推力补偿技术领域。本发明针对分段直线电机推力波动谐波分量复杂，现有推力波动拟合方式不适用的问题。包括：获取分段直线电机在全行程范围内的推力波动波形；对所述推力波动波形进行傅里叶变换，将傅里叶变换后的频谱图依据动子相对定子分段对应位置的谐波特征区分为段内区域和段间区域；按段内区域和段间区域分别进行推力波动拟合，获得体现推力波动与位置函数关系的段内区域推力波动拟合结果表达式和段间区域推力波动拟合结果表达式。本发明降低了需要考虑的谐波次数，简化了推力波动的前馈补偿计算。

摘要： 本实用新型公开了一种直线电机电磁推力及推力波动测试装置，该装置包括负载直线电机、拉力传感器、光栅尺和数据处理器，拉力传感器的一端与负载直线电机连接，拉力传感器的另一端与待测直线电机连接；拉力传感器的信号输出端与数据处理器连接；负载直线电机和待测直线电机均设置在光栅尺上；负载直线电机是磁悬浮、无齿槽的直线电机。本实用新型结构简单、测试精度高，适用于直线电机电磁推力及推力波动测试中，并可用于电机动态性能的测试。