摘要：永磁电机气隙磁场分布与采用的磁化方式密切相关,设计永磁的磁化类型是电机磁场分析的重要环节。在传统永磁电机采用常规单一充磁类型的基础上,提出由不同磁化方式组合后形成一种崭新的混合磁化方式。首先,采用二维解析法,通过求解拉普拉斯方程和准泊松方程,并依据磁场的边界条件,获得无槽永磁电机的空载气隙磁密精确解析式。然后,利用解析法快速计算的特点,在保证永磁体每极磁化区域单位体积平均剩磁相同的前提下,分析两种组合磁化方式的气隙磁场分布。接着,对永磁厚度进行优化分析。通过计算得出,组合磁化方式可增加气隙磁密径向分量基波幅值,降低气隙磁密中谐波成分,同时能够减小永磁体积,降低电机制造成本。最后,二维有限元法与二维解析法计算结果的一致性,验证了组合磁化解析模型的准确性。

摘要：常规基于有限控制集模型预测控制的电压源逆变器共模电压抑制方法每个控制周期仅使用一个非零电压矢量因而其电流谐波较大,为此提出一种改进的基于双非零矢量的电压源逆变器有限控制集模型预测共模电压抑制方法。首先,为减小计算负担,设计一种基于电压预测的有限控制集双非零矢量模型预测控制方法;然后,分析死区和延时对所提双非零矢量预测控制的影响,并进一步进行改进,从而最终得到一种混合非零矢量模型预测共模电压抑制方法。该方法既可将共模电压完全限制在直流电压的六分之一以内,又可减小电流畸变率。仿真和实验结果验证了其有效性。

摘要：死区会导致常规的模型预测共模电压抑制方法出现±u_(dc)/2的电压尖峰。针对该问题,详细分析了死区对共模电压尖峰的影响,并得出了共模电压尖峰产生的原理。根据该分析结果,设计了一种基于电流扇区的新型电压矢量预选方法,以克服死区的影响。对于因电流纹波较大导致电流扇区难以准确判断的问题,进一步改进电流扇区划分方法,并最终设计了一种混合电压矢量预选方法,以完全克服死区的影响。仿真和实验结果表明,所提出的方法不仅可以完全将共模电压限制在±u_(dc)/6之内,而且可以降低电流总谐波畸变率。

摘要：为优化多自由度永磁球面电机结构设计,在考虑液质润滑球面轴承理论的基础上,确定合适参数以改善电机工作情况。首先对其基本结构建模并进行工作原理分析,基于混合驱动模式,实现电机多自由度运动,并建立了适用于永磁球面电机润滑分析的数学物理模型,推导出Reynolds方程和油膜厚度方程,运用有限差分法和编程对方程进行数值求解;然后分析了偏心率、定转子间隙、电机转速、速度系数以及油膜粘度等参数对电机润滑性能的影响;最后构建了实验样机和润滑油粘温实验平台,获取了粘度和测试温度与运转时间的关系。结果表明:在球坐标下所建立的润滑理论适用于多自由度永磁球面电机,而且在油膜厚度没有达到最小临界值时,增大偏心率、转速、速度系数和油膜粘度以及减小定转子间隙,能够有效提高油膜压力和承载能力。

摘要：建立了一种考虑不同运转情况的对于三定子多自由度超声电机的接触模型。介绍了三自由度超声电机的基本原理和结构并计算得出了其驱动转矩,引入Hertz接触理论和Mindlin理论对摩擦情况进行分析,考虑了摩擦因数的动态非线性和摩擦力分布的非线性变化,提出了一种新型的接触模型,改进了传统的线性摩擦模型;通过转矩关系和摩擦模型对电机不同运动情况下摩擦力分布进行分析,并用Matlab绘制相应的摩擦力分布图。分析结果验证了三自由度超声电机合理性,说明了三相压电定子接触状态根据驱动情况和负载而定,为进一步的优化设计和性能改进奠定了基础。

摘要：研究了一种小型分布式能源系统用阻力型垂直轴风机(VAWT)的特性,在原有风机基础上,将风轮增加为两层。基于流体动力学(CFD)对风机性能进行计算,依据空气动力学原理,模拟风轮与空气的流固耦合作用,分析流场风速分布以及风机在不同旋转角度下的综合受力情况,根据转矩特性,在Matlab中建立风轮的数学模型,然后使用最大功率跟踪控制方法,建立风机发电系统的数学模型,从而仿真得到发电机的电压、电流等发电特性曲线。最后,与实测数据进行对比,验证了数值仿真和分析的正确性,为今后该类风机结构优化设计和效率提升提供了借鉴和参考。

摘要：为进一步提高双轴直驱型工作平台的加工精度,减小平面轮廓误差,并增强整体系统结构鲁棒性和响应速度,提出一种基于速度前瞻型双轴直线电机交叉耦合控制策略。首先建立基于双轴直线电机的数学模型,并改进自适应插补算法,设计能够适应广泛路径类型的交叉耦合轮廓误差控制器。同时利用双环滑模控制算法设计单轴电机控制器,该控制器可以提高电机对干扰做出反应的速度,并及时调整输出。为降低机械冲击和结构振动,利用速度前瞻控制器,提前根据曲率变化对路径进行S型速度规划,给出插补速度,实现了柔化运动过程,减小系统机械振荡的目的。实验结果表明,该控制方法能够明显地提高系统的控制性能,减小系统的轮廓误差,提高控制精度。

摘要：为改善现有三自由度永磁电机的结构和转矩特性,提出一种混合驱动式永磁转子三自由度电机,以解决三自由度电机偏转转矩过小,不能实现带大负荷偏转的问题。并进一步优化电机的自转转矩特性,提高三自由度电机带大负荷起动的能力。在介绍该电机的基本结构和工作原理的基础上,分别采用解析法和有限元法对电机的磁场和转矩进行了建模分析,并进行两种方法的对比验证。所得结果表明,解析法和有限元法对电机的磁场和转矩的计算结果吻合,验证了解析法模型的有效性,验证了该电机良好的自转转矩与偏转转矩特性。为该类电机的进一步设计和优化提供了借鉴和参考。

摘要：提出一种三定子压电驱动式多自由度电机,介绍了电机的结构和基本工作原理,并基于有限元多物理场耦合软件,建立了三维固体力学-电学耦合仿真计算模型。首先,对电机定、转子在自由状态下进行模态分析,通过参数化与模态分析相关性大的结构参数,确定最优结构。其次进行了瞬态分析,确定随时间变化零载荷的动力学响应,分析定子不同倾斜的位置,对电机轨迹的影响,为转子的设计提供参考,验证了电机进行多自由度运转的可行性和合理性。并建立定、转子间的摩擦接触模型,分析电机的驱动原理。最后,研制样机并对样机进行机械输出特性试验,得出在不同激励频率下的X轴、Y轴、Z轴的输出转速,其中在频率匹配的情况下转速可分别达到29、17、16 r/min。

摘要：多自由度永磁同步电机含有球壳型转子,电机额定转速接近临界转速时,电机会产生多重共振,影响电机正常运行;电机转子转速需穿越1阶模态的临界转速,工作在1阶模态临界转速和2阶模态临界转速之间的安全范围。根据转子系统动力学特性,建立自由状态下的转子数学模型,对有限元法与解析法进行对比分析;分析了转子陀螺效应对临界转速的影响,并进行了转子轴承刚度对临界转速是否有影响的有限元验证;测试了不同转子轴承刚度情况下,弯曲模态与形变位移之间的关系;通过实验验证球形转子的转速与振幅之间的关系,总结出相应的规律,为该类电机的优化设计和控制提供了理论依据和数据。