直线感应电机

摘要： 中低速磁浮列车直线感应电机磁路不对称且受纵向及横向边端效应的影响,性能计算困难。文章分别采用磁路法、二维有限元法及三维有限元法进行了直线电机的牵引力及法向力计算,在全模型三维有限元仿真基础上提出采用周期性半模型有限元仿真方法进行电机性能仿真,并搭建了中低速磁浮列车直线电机静态测试平台进行测试验证。通过对比测试发现,周期性半模型三维瞬态有限元仿真测试的牵引力与平台测试结果偏差3.9%,与全模型有限元仿真结果一致;但与全模型方法相比,采用周期性半模型方法的计算时间可缩短约40%,这样既兼顾了电机特性计算的准确性,又提高了计算速度。基于周期性半模型方法可以在直线感应电机设计阶段实现计算的最高准确性,从而降低直线感应电机因无法进行台架性能测试所带来的设计风险。

摘要： 设计了一种基于模型参考自适应的直线感应电机无传感器矢量控制系统。首先推导单边直线感应电机的数学模型,其次设计基于次级磁链的模型参考自适应转速观测器,实现在低速环境下对电机实际速度的准确观测,最后将该观测器应用于直线感应电机控制系统内。仿真结果表明该系统响应能够迅速达到稳态,误差小、动静态性能良好,验证了模型参考自适应系统应用于直线感应电机无传感器控制的正确性与可行性。

摘要： 由于轨道交通用直线感应电机固有的大气隙、端部效应和逆变器谐波等影响,该类电机难以获得较高的效率和功率因数。为克服相关问题,该文提出一种考虑逆变器谐波影响的多层次多目标优化方法。首先,基于传统的基波等效电路,建立考虑逆变器影响的直线感应电机谐波解析模型,进而得到优化目标函数的解析表达式;随后,通过对电机参数敏感性进行分析,明确了七个主要的参数,并将其作为后续的优化变量;然后,为减少优化时间和提高优化效果,该文对皮尔逊系数和方差进行了深入研究,找出了影响电机性能的主要和次要变量,从而将单层优化转化为多层优化;最后,大量仿真和实验结果表明,基于该文优化方法得到的直线感应电机可以提升效率和功率因数约5.0%和12.7%。

摘要： 以中低速磁浮直线感应电机为研究对象,在确保推力、法向力、机械结构等均满足使用要求前提下,提出一种轻量化方法,即利用有限元仿真软件对直线电机进行电磁分析,发现原电机初级铁心轭部利用率较低,通过改进其轭部结构实现电机减重,轻量化后的直线电机相较改进前初级铁心轭部利用率提高50%,重量减轻22.5%。

摘要： 为降低变换器硬件成本及开关损耗,强电流大功率的轨道交通用直线感应电机及驱动系统通常需运行在低开关频率模式下。但是,传统的低开关频率控制方法经常会在引入较为严重的谐波电流和推力波动的同时放大微处理器离散化带来的影响,从而恶化观测器性能。针对该问题,该文提出一种带在线参数辨识的多步长有限集模型预测控制策略,可有效降低低开关频率下的电流谐波,同时利用高精度参数增强系统的可靠性。首先,采用目标函数带开关项的模型预测控制算法,实现了高采样频率下的低开关频率控制,并借助多步长模式成功抑制了因开关频率降低所引起的谐波含量上升等问题。其次,详细对比分析了两种方法控制下的低开关频率模式对观测器性能的影响。基于分析结果,同时考虑到轨道交通用直线感应电机中励磁电感受边端效应影响程度较深,进一步综合分析了该模型预测方法的参数敏感性并引入参数在线辨识算法,实现了低开关频率下的励磁电感的精确估计,提高了模型预测控制算法的预测精度和参数鲁棒性,降低了驱动系统的谐波含量。大量仿真和实验充分表明,所提出的方法可很好地实现低开关频率下直线感应电机励磁电感的准确跟踪,配合多步长模型预测控制算法,可对驱动系统电流谐波进行有效抑制。

摘要： 目前中低速磁浮列车一般采用单边直线感应电机作为驱动电机,电机性能在速度情况较高时受纵向动态端部效应影响较大,给列车提速带来阻碍。针对该问题,解析推导出纵向动态端部效应对电机气隙磁场影响的数学模型。提出利用电机拖尾效应增强气隙磁场的方法,基于此方法设计电机两端带有延长结构的直线感应电机结构。建立普通直线感应电机与带延长结构的直线感应电机有限元对比仿真,验证了带延长结构的直线感应电机应用于现有中低速磁浮列车时,能够有效的削弱纵向动态端部效应的影响。在相同电流密度下有更大的牵引力和更高的速度上限。为中低速磁浮列车提速提供新的方案。

摘要： 中低速磁浮直线感应电动机的静力试验是一个重要试验,是验证磁浮直线电机性能的一个重要手段。直线感应电机计算模型很难精确计算出静力特性。为了测试出磁浮直线感应电机的静力特性,通过有限元仿真方法,先计算出直线电机静力容量,再设计一套满足磁浮直线电机不同安装接口的试验装置。通过试验装置完成静力试验和数据分析,从而验证磁浮直线电动机仿真模型的准确性,提高了设计和试验能力。

摘要： 直线感应电机作为轨道交通车辆的牵引电机,在道岔、转弯等路段会出现次级感应板缺失的情况,次级连续时的等效电路不再适用.针对此特殊工况,提出一种基于气隙磁通密度的分布模型,考虑次级断续的等效电路.首先,建立直线感应电机次级断续时的分析模型,根据初、次级耦合情况把断续工况分成三个阶段.然后,利用线性近似化法修正随耦合区域长度变化的初级漏感、励磁电感等参数.结合气隙磁通密度分布模型与次级断续工况,考虑纵向端部效应的影响,修正励磁支路上的励磁电感和表征端部效应涡流损耗的等效电阻,推导出三个阶段的等效电路来表示初级通过次级感应板断续区域这一动态过程.最后,根据等效电路求出电机推力和效率的动态变化曲线,并与实验台的测量结果对比,验证了所提等效电路的正确性.

摘要： 直线感应电机因不需要中间转换及传动装置而直接产生推力的特点,成为直线驱动场合的首选,现已在交通、军事、工业等领域得到广泛应用.但因受磁路开断、半填充槽、大气隙等影响,直线感应电机存在运行效率低等问题.为此,亟需采用效率优化控制方法合理控制其励磁水平,降低相关损耗,从而提升直线感应电机运行效率.该文归纳了国内外直线感应电机效率优化控制技术的研究现状,分析总结了迄今所存在的关键问题,并讨论了未来直线感应电机高效控制技术的发展方向.

摘要： 提出分段式等效电路模型,分析了次级断续时直线感应牵引电机特有的电磁现象及其特性.首先,建立次级断续时直线感应电机的物理模型,根据初级、次级的耦合情况将初级通过断续区域的过程分为九个阶段.其次,提出分段式等效电路模型,分析次级断续时等效电路参数的变化情况.然后,考虑初级铁心有限长、横向和纵向端部效应、趋肤效应和初级半填充槽的影响,根据电磁场分析模型和各阶段求解时的积分区间,求出次级断续时推力、气隙传递的无功功率、次级板涡流损耗、机械效率和等效电路参数.最后,将不同频率和速度下计算的推力、次级断续时推力和效率的动态变化曲线与实验测量结果对比,分析了电机的特性变化情况,验证了等效电路的正确性.

摘要： 为改善北京地铁机场线车辆关键备件和技术完全依赖进口的现状,国内首次开展了大功率强迫风冷式直线感应电机的应用性研究.首先建立了直线电机有限元模型,并进行了各种工况下的冲击振动仿真分析,在此基础上完成了结构优化设计.然后为检验其损伤和寿命,在运营线路开展了动应力和振动监测试验,试验结果和应力谱计算结果表明设计的直线电机基本满足运用寿命要求.最后对需重点关注的部位进行详细分析,为直线电机结构优化和维护提供依据和理论支持.

摘要： 为了提升直线感应电机的性能,本文在考虑横、纵边缘效应的情况下,建立了帽型次级直线电机的等效电路,并得到推力、效率、功率因数、单位次级重量的解析表达式.确定帽型次级的优化变量后,建立了推力、效率、功率因数、单位次级重量的多目标优化函数.在次级宽度的约束条件下,通过遗传算法求解,分别实现了推力、效率、功率因数、单位次级重量等量的优化计算.最后,建立复合次级和帽形次级3-D FEM模型,将解析优化结果与有限元仿真进行对比,证明了解析方法和优化方法的易用性.

摘要： 直线感应电机气隙较大,并且次级一般是由整块的铝板和次级铁轭压制而成.由于此种次级没有类似于旋转感应电机的鼠笼导条和短路环,导致次级漏感远远小于初级漏感.传统的测量电机参数的空载和堵转试验假设初、次级电感相等,在直线感应电机中难以实施,因此测量直线感应电机的参数难度较大.本文提出了一种静止状态下直线感应电机的参数辨识方法,无需做空载和堵转试验,通过控制PWM逆变器就可以实现对直线感应电机的初级电阻R1、初级电感L1、次级电阻R2、次级电感L2和互感Lm的测量.在参数计算过程中引入了β参数,实验验证了该方法的准确性并且分析了β参数对该方法的影响.

摘要： 直线感应电机(linear induction motor,LIM)牵引系统因其结构简单、系统能耗小、造价低等优点,近年来在轨道交通、数控机床等直线运动工况下得到广泛应用.直线感应电机可以不借助任何传动装置直接产生直线运动,但其磁路开断导致的互感不对称等问题也使它的数学模型更为复杂.与旋转感应电机类似,在运动过程中,直线感应电机速度观测的准确性直接影响系统的稳定性.本文考虑了直线感应电机的边端效应,基于旋转感应电机的模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)和龙伯格状态观测器作了简单的改进,实现了对直线感应电机的无速度传感器控制.

摘要： 传统直线感应电机无速度传感器控制方法需要分别设计电机的速度观测器和速度控制器,且在速度控制器设计时鲜有考虑估计速度与实际速度之间的内部动态.本文针对直线感应电机,同时考虑速度观测器和控制器的设计,提出了一种系统的改进无速度传感器控制方法.该方法结合了直线感应电机的电磁模型和机械模型,不仅可以观测电机转速,也可以观测电机负载阻力.在设计速度控制器时,根据所观测出的负载阻力,进行前馈补偿控制,提高了无速度传感器控制系统的观测性能和跟踪性能.仿真和实验结果表明所提出的无速度传感器控制方法具有良好的动态跟踪性能和抗扰性能.

摘要： 由于振动以及弯道等原因,直线感应电机初级和次级经常处于横向偏移状态.考虑在此种工况下,电机拓扑结构和电气结构两个方面均为不对称情况,使用3-D有限元法,分析了直线感应电机的磁场以及推力的变化.首先,给出了直线感应电机的数值计算方法和边界条件,并建立了完整3-D模型来考虑纵/横向边缘效应、初级绕组端部与次级伸出缘等参数.其次,在此3-D模型基础上,计算了不同偏移量时纵/横向的磁场分布,以及讨论了半添槽对直线感应电机出力的影响,提出了纵向和横向磁场的畸变系数,用于量化不对称的程度.最后,计算了推力在对中和横向偏移情况下的变化,并分析了该变化对实际行车中牵引力和控制系统的影响.

摘要： 直线感应电机的气隙较大,初、次级漏感差别明显,传统测量参数的空载和堵转试验方法未考虑直线感应电机初、次级漏感不等的因素,且在直线轨道上难以实施.故本文提出一种直线感应电机的离线参数辨识方法,利用输入单相交流电来代替堵转试验,通过向直线感应电机通入高频单相交流电压来实现对次级电阻R2的辨识,通入低频单相交流电来实现初级漏感L1、次级漏感L2和互感Lm的辨识.将此方法用于一台直线感应电机上进行了验证,接着推广到多个直线感应电机上,然后对输入的高频和低频交流电的频率进行了分析,接着与传统试验方法进行了对比,试验结果证明了方法的准确性.

摘要： 直线感应电机因其较大的空间尺寸、较高的工作电压和较大的工作电流而成为系统中潜在的电磁干扰源.本文以一种双边长定子的直线感应电机为对象,建立了该型直线电机的传导电磁干扰模型.基于传导电磁干扰模型,结合电偶极子和磁偶极子的电磁场公式,计算了该型直线电机在各种工况下的近区辐射电场.试验结果与理论计算结果吻合较好,验证了理论建模与计算方法的正确性.

摘要： 直接针对有限元模型的电机优化设计周期长,效率低.多目标有效全局优化算法基于Kriging代理模型引导采样,从而可以减少优化过程中有限元模型的迭代次数,缩短优化设计周期,并且保证了优化结果的精度.本文将并行计算的方法与多目标有效全局优化算法相结合,进一步提高了算法的效率.最后成功将该算法应用于直线感应电机的三维有限元模型的优化设计中,得到了经过有限元模型分析值组成的二维Pareto最优解集,为基于有限元模型的直线感应电机优化设计提供了新方法.

摘要： 为了解决电机涡流损耗过大对电机性能的影响,因此通过分析直线电机次级阻抗角,对电机涡流损耗进行研究.考虑了横向边缘效应,得到直线电机初级和次级耦合区气隙磁感应强度的解析表达式,建立电机的等效电路及次级涡流损耗分析模型,得到了次级阻抗角及涡流损耗的解析表达式.定量分析了次级阻抗角与次级涡流损耗的关系,定性分析了次级阻抗角对推力和侧向力的影响.以一台直线感应牵引电机为例,分别使用解析法和有限元方法对次级板的涡流损耗进行了计算,得到涡流损耗随频率变化的特性曲线.对比了两种方法的结果基本拟合,验证了本文解析表达式的正确性和易用性.

摘要： 本发明公开了一种感应电机控制方法、装置及感应电机，采用电机模型计算模块代替矢量控制中电流环的PI调节器以及Park逆变换的环节，用电机模型计算模块代替了预测控制中传统的滚动优化模块和目标函数计算模块。整个控制中既没有电流闭环PI控制，也不需要复杂的滚动优化，可以减少调试时间，避免出现转矩脉动大和采样频率高的问题，使控制更加直接有效。

摘要： 本发明公开了一种感应电机控制方法、装置及感应电机，采用电机模型计算模块代替矢量控制中电流环的PI调节器以及Park逆变换的环节，用电机模型计算模块代替了预测控制中传统的滚动优化模块和目标函数计算模块。整个控制中既没有电流闭环PI控制，也不需要复杂的滚动优化，可以减少调试时间，避免出现转矩脉动大和采样频率高的问题，使控制更加直接有效。

摘要： 一种电机线圈、感应电机以及感应电机的定子的制造方法，电机线圈是由导体深线和包有陶瓷系列绝缘皮膜构成；感应电机：特征是将多个钢片上的定子槽沿着轴向对齐进行累积形成定子铁芯，将涂覆有绝缘皮膜的线圈缠绕在定子槽上，用绝缘皮膜结扎定子铁芯两端的末端绕组，将多个钢片上的转子槽沿着轴向对齐进行累积形成转子铁芯，转子铁芯与定子铁芯构成同心圆，转子导体设置在转子槽上；感应电机的定子的制造方法，分如下阶段：1.冲压阶段；2.热处理阶段；3.积层阶段；4.卷绕阶段；5.嵌浸阶段。本发明的电机线圈使维持绝缘性能的最高许可温度提高大约三倍，提高了效率。并减少了结扎线圈末端绕组的另外的部件和结扎过程。

摘要： 本发明公开了一种直线感应电机及其电机初级，电机初级包括铁心，所述铁心上设有供双层绕组放置的若干铁心凹槽，还包括用于放置位于所述双层绕组边缘的单层绕组的绕组固定部件，所述绕组固定部件位于所述铁心的端部，所述绕组固定部件与所述铁心之间固定连接。本发明所提供的电机初级，通过在所述铁心的端部设置所述绕组固定部件，所述绕组固定部件用于存放位于边缘的单层绕组，而使得避免了将单层绕组设置在所述铁心上，进而可以有效减少所述铁心的长度，减少所述铁心的尺寸。

摘要： 本发明公开了一种用于直线感应电机的复合式感应板以及直线感应电机，感应板包括导电板、导磁基板和支撑架，导磁基板固定于支撑架上，导电板固定于导磁基板上，导电板上沿感应板的径向均匀开设有若干通槽。本发明在原整体式导电板的基础上沿导电板的径向均匀开设通槽，让导电板上形成类似栅栏的结构，使得导电板上感应出的电流呈矩形状流动，从而使电流沿感应板径向均匀流过的有效长度变长，避免原整体式导电板上感应出的环状涡流电流，以使直线电机在相同的工况下牵引力得到提升，并有效的降低了直线电机与感应板之间的法向电磁吸力，提高了直线电机的使用效率。

摘要： 本发明公开了一种直线牵引用高温超导直线感应电机驱动装置，次级绕组采用高温超导线圈(102)置于次级铁芯(101)中且绕组按照相同间隔排列，各高温超导线圈(102)为闭合线圈，单独固定在次级铁芯(101)磁轭槽中；高温超导线圈(102)为饼式结构,并具有跑道型截面；所述次级组件置于低温容器(3)中,次级铁芯(101)的底部平面与初级铁芯上表面(202)之间具有气隙(4)。传统初级铁芯(202)和三相对称绕组(201)固定在地面上。该直线驱动装置体积小，重量轻，效率高，推力大，带负载能力强，可靠性和使用寿命大为提高，可广泛应用在货物分拣系统、直线感应门、车床、列车、地铁等方面。

摘要： 本发明公开了一种直线感应电机及其电机初级，电机初级包括铁心，所述铁心上设有供双层绕组放置的若干铁心凹槽，还包括用于放置位于所述双层绕组边缘的单层绕组的绕组固定部件，所述绕组固定部件位于所述铁心的端部，所述绕组固定部件与所述铁心之间固定连接。本发明所提供的电机初级，通过在所述铁心的端部设置所述绕组固定部件，所述绕组固定部件用于存放位于边缘的单层绕组，而使得避免了将单层绕组设置在所述铁心上，进而可以有效减少所述铁心的长度，减少所述铁心的尺寸。

摘要： 本实用新型公开了一种直线感应电机水冷结构，包括初级铁心和初级绕组，还包括液冷管，所述初级铁心采用硅钢片叠压制成，初级铁心一侧设有初级铁心槽，初级铁心相对的另一侧设有冷却槽，所述初级绕组绕设于所述初级铁心槽内，所述液冷管嵌装于所述冷却槽内且两端设有冷却液进出口。一种直线感应电机，包括上述的直线感应电机水冷结构。本实用新型结构简单，冷却效果好，有利于提高初级绕组载流能力，进而提高磁浮列车的悬浮能力和牵引能力。

摘要： 本实用新型公开了一种短初级直线感应电机初级定子以及一种直线感应电机，初级定子包括锯齿状铁芯和若干双层叠绕组，每个双层叠绕组均分为上下两个层边,每个铁芯槽内均分别嵌入一个双层叠绕组的上层边和另一个双层叠绕组的下层边并依次排列，铁芯两边端部均有若干半空槽区，半空槽区内嵌入有平行绕组。本实用新型通过嵌入平行绕组，提高铁芯的利用率，降低直线电机的重量，还能有效改善直线感应电机由于边端绕组没有闭合导致的边端效应。

摘要： 本实用新型公开了一种直线牵引用高温超导直线感应电机驱动装置，次级绕组采用高温超导线圈(102)置于次级铁芯(101)中且绕组按照相同间隔排列，各高温超导线圈(102)为闭合线圈，单独固定在次级铁芯(101)磁轭槽中；高温超导线圈(102)为饼式结构,并具有跑道型截面；所述次级组件置于低温容器(3)中,次级铁芯(101)的底部平面与初级铁芯上表面之间具有气隙(4)。传统初级铁芯(202)和三相对称绕组(201)固定在地面上。该直线驱动装置体积小，重量轻，效率高，推力大，带负载能力强，可靠性和使用寿命大为提高，可广泛应用在货物分拣系统、直线感应门、车床、列车、地铁等方面。