永磁直线电机

摘要： 针对井下智能开关器用旋转电机加减速器结构复杂、动作时间长等问题,提出了油田封层用永磁直线电机。根据封层用直线电机特性要求,对直线电机结构和参数进行设计。采用磁路分析法推导出电枢绕组前移式直线电机在工作行程范围内的出力表达式,并分析其出力特性。利用有限元方法分析电枢绕组前移量对电机平均出力特性的变化规律,从而确定前移量的最优值。有限元分析结果表明,所优化的永磁直线电机可以满足智能开关器快速动作的要求,提高了电机的平均出力密度,减小了推力脉动,为智能开关器采用直线电机提供可靠依据。

摘要： 在低速大推力直线驱动领域,针对平板型永磁直线电机体积过大导致电机制造复杂和维护困难的问题,介绍了一种多边形组合式永磁直线同步电机(PCPMLSM)。沿着圆周方向叠片的PCPMLSM减小了涡流效应。利用三维有限元方法(FEM)对1台20极24槽的PCPMLSM进行了分析。针对该结构电机存在的边端力导致电机定位精度受限和推力特性恶化问题,分析了端部磁通不对称造成的单端边端力非周期变化规律,采用与初级铁心交链的磁极数为奇数和偶数时的单端边端力平均值的方式削弱此现象。在此基础上,提出采用优化初级铁心长度和各边的边端齿不等宽错位相结合的方法来削弱边端力。最后通过FEM验证了此方法的有效性。

摘要： 针对电机优化设计是一个非线性度高、强耦合、计算成本高的问题,文中介绍了一种在线数据驱动的电机优化设计方法。该设计方法采用kriging代理模型快速获得电机的近似数学模型,通过期望提高的在线加点策略实现高精度模型,结合多目标粒子群算法最终获得电机多目标优化的Pareto前沿。在线数据驱动的优化设计原始样本少,且能以最少数量的样本加点来改善模型精度,大大减少了计算成本。该法用于一台12槽10极永磁直线电机,结果显示优化的电机较原始其推力波动降低了64%且平均转矩提高了6%,计算周期缩短了60%。此优化设计方法同样适用于其它优化问题,具有一定的参考价值。

摘要： 针对永磁直线电机(PMLM)驱动单连杆柔性机械臂(SLFM)做点到点运动时存在残余振动从而影响柔性臂末端迅速精准定位的问题,研究了基于PMLM平动柔性臂系统的试验模型辨识问题。建立了从位置指令到柔性臂根部应变振动信号的传递函数模型,并对模型采用阶跃输入法和扫频激励法进行了试验辨识,为开展基于PMLM的平动柔性臂系统抑制残余振动控制提供了模型基础。试验结果得出辨识模型在2种激励信号下的仿真输出与实际结构动态响应的吻合度均较高,验证了模型辨识结果的正确性,并反映了基于PMLM的平动柔性臂系统的动力学特性。

摘要： 千米煤矿深井中特大型箕斗的应用能够有效提高生产效率,但是随着箕斗体积和容量的持续增加会对传统钢丝绳矿井提升方式提出挑战,产生钢丝绳强度不足、寿命减少以及安全性降低等问题。针对传统钢丝绳提升箕斗时面临以上问题显露的不足,以煤矿千米深矿井作为工程背景,提出了一种采用垂直式永磁直线电机辅助驱动的特大型箕斗提升方案,能够在目前载重最大50 t箕斗的基础上再增加20%载重。首先,对辅助提升系统涉及的总体提升方案、矿井布置与选择、箕斗结构及增量设计、辅助提升电机结构设计等问题依次进行分析;其次,详细阐述了一种主从控制和并行控制相结合的控制策略,能够实现多种电机对箕斗的协同驱动,保证该辅助提升系统能够稳定运转;最后,利用MATLAB/Simulink建立了垂直式永磁直线电机辅助提升系统的单元电机和多电机矢量控制仿真模型,分析了该系统在匀速、速度突变以及制动工况下速度和推力的变化情况。结果表明,单元电机在恒速变负载情况下具有电机响应速度快、电机推力和速度变化稳定等特性;多电机控制模型在匀速和速度突变情况下主从电机速度以及输出推力跟随状况良好;辅助提升系统若采用主从速度跟随控制策略,难以在突发情况下及时稳定地进行制动,故在系统制动时应采用并行式同步控制策略。考虑到千米深井运行工况复杂,该仿真模型虽有所简化,但仍具有足够优良的同步跟随性和稳定性,研究结果对超深矿井特大型箕斗提升系统的设计开发具有重要理论价值和实际意义。

摘要： 为了削弱永磁直线电机(PMLM)运动中存在于动子与定子之间的法向力波动,在推导分析法向力波动产生原理的基础上,采用最优极弧系数和磁极倒角法削弱齿槽法向力,采用优化铁心长度及端齿形状削弱端部法向力,以达到综合削弱PMLM法向力波动的目的。通过有限元仿真证明了所采用方法的有效性,可以在满足推力要求的的情况下,极大地削弱PMLM的法向力波动。所得结论可为永磁直线电机的设计提供一定的理论指导。

摘要： 初级励磁型永磁直线电机是从传统永磁直线电机衍生而来的一类新型特种电机,具有高推力密度、高效率、高精度和高可靠性等优点.在长行程直驱式直线运动领域,该类电机有其独特的性能与成本优势,具有很高的研究价值和广阔的应用前景.该文针对初级励磁型永磁直线电机,回顾并总结了国内外相关研究的技术现状和发展趋势.从磁场调制理论出发,揭示了初级励磁型永磁直线电机气隙磁场谐波分布与推力产生原理.从拓扑结构的角度,梳理了各类永磁直线电机的技术要点及研究进展.从初级励磁型永磁直线电机的特征出发,介绍了高性能控制策略.最后,对比分析了各类初级励磁型永磁直线电机的综合性能,并探讨了未来的发展方向.

摘要： 永磁直线电机(Permanent Magnet Linear Machines,PMLMs)是一种无需机械转换机构可直接产生直线运动的电磁驱动设备,能有效简化系统结构、提高工作效率,在飞机作动系统及交通运输等方面具有重要应用.PMLMs的功率密度及推力大小是决定其应用性能好坏的关键环节,在众多提升其输出力的方法中,优化磁极阵列是一种有效的方法.通过改变磁极阵列拓扑构型进而改变PMLMs的磁场分布,不仅能显著地增强气隙磁场强度,从而提升电机的功率密度,还能进一步减小推力波动等.对国内外PMLMs磁极拓扑构型研究进行了阐述,深入分析了永磁直线电机各种磁极构型及其变体的磁场分布特性和工作原理,探讨并总结了PMLMs磁极拓扑构型对其推力密度及输出力波动等输出性能的影响.最后,针对该类电机磁极拓扑构型发展趋势进行了展望.

摘要： 微机电系统(Micro Electro-Mechanical Systems)简称MEMS,也被叫做微机械、微系统。电子机械系统,具有高响度速度、大行程、高精准等特征,被广泛运用到各个领域中,发挥着至关重要的作用。直线电机不需要借助传动装置进行运动转化,并且具有动子速度大、响应速度快,定位精准度高等优势,可以进一步满足微机电系统对微驱动器的要求。基于此,文章深入研究了微电机系统中永磁直线电机的结构,并提出了优化策略。

摘要： 提出了基于双逆变器的永磁直线电机空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法.分析了双逆变器拓扑结构,建立了空间电压矢量数学模型,给出组合得到的各空间电压矢量对应的开关状态.该调制方法将空间矢量平面分割成6个四边形扇区,在扇区内将参考矢量分解成两个矢量,一个矢量由某一逆变器钳位于相应状态生成,另一矢量由另一逆变器在对应子扇区中调制产生.为抑制该方法所产生的共模电压,引入等效零矢量分配系数,通过零矢量产生的共模电压来消除基本电压矢量合成时产生的共模电压.最后,通过MATLAB/Simulink仿真,并进行实验,验证了该调制方法的正确性.

摘要： 针对真空断路器的分合闸特性要求,设计了一种新型操动机构—圆筒型永磁无刷直流直线电机机构.对圆筒型永磁无刷直流直线电机操动机构进行整体设计,并对操动机构的运动特性和动力特性进行分析.完成直线电机的结构和主要参数设计,对电机的磁路和动态过程进行仿真分析,得到了电机位移和速度曲线,结果表明,真空断路器永磁直线电机操动机构的平均分闸速度为1.9m/s，平均合闸速度为1.3m/s,满足断路器的分合闸特性要求。

摘要： 在阐述传统曳引电梯和永磁直线电机(PMLSM)多轿厢提升系统发展及研究现状的基础上,介绍了河南理工大学直线电机与现代驱动研究所近年来在PMLSM多轿厢提升系统、MAGBUS磁悬浮立体电梯方面的研究进展,探讨了MAGBUS磁悬浮立体电梯的基本拓扑结构和运转方式,对其应用前景进行了展望,为直线电机多轿厢提升系统、磁悬浮电梯理论研究和产业化应用提供借鉴和参考.

摘要： 针对永磁直线电机,设计了一种基于模糊控制方法及干扰观测器(DOB)技术的模糊扰动补偿器(FLDC).利用模糊系统具有以任意精度逼近非线性函数的能力,设计FLDC对未知干扰和不确定性进行估计及补偿,同时利用干扰观测器逼近并补偿建模、求逆误差,降低了控制器对干扰和模型精确度的要求,很好的解决了系统抗干扰性能与鲁棒稳定性之间的矛盾,提高了跟踪精度,并通过与传统干扰观测器对比,理论推导与仿真结果表明,所设计的控制结构比传统干扰观测器有更好的抗扰性和跟踪性能.

摘要： 针对永磁直线电机伺服系统易受参数变化和负载扰动等不确定因素的影响,提出一种基于指数趋近律的二阶滑模控制方法,用来设计永磁直线电机交流伺服系统的速度控制器.该方法采用指数趋近律以缩短滑模变量的趋近时间,加快系统达到稳定状态的速度,还采用二阶滑模来削弱抖振现象.仿真结果表明,该方法使永磁直线电机伺服控制系统具有较快的响应速度和较好的鲁棒性并削弱了系统的抖振现象.

摘要： 介绍了永磁直线电机(PMLM)在国内外的研究与进展,包括优化设计方法与驱动控制,重点阐述了工作原理、槽极配合、绕组结构及分相方法,比较了扁平单边型、扁平双边型与圆筒型这几种常用的结构型式,指出了几种低成本的新型结构,最后概括了永磁直线电机的应用,重点介绍了其在精密加工设备及垂直无绳输送系统中的应用与研究现状.

摘要： 本文提出的凸极Halbach永磁直线电机(Salient-pole Halbach PM Linear Synchronous Motor,SH-PMLSM)为单边电机结构,主要分为次级动子和初级定子两大部分,其综合了Halbach电机、凸极电机和永磁直线电机的结构和优越性,对比隐极式永磁直线电机具有更高的推力密度.本文基于有限元建立了SH-PMLSM单元电机的模型,分析了该电机的静态、稳态特性,以及不同凸铁极高度、宽度及永磁体磁化方向对电机性能的影响,分析表明:在初级参数和次级永磁体用量不变时,SH-PMLSM额定点的推力、电流、功率因数和效率较隐极PMLSM有较大改善.

摘要： 双直线电机驱动的H型数控平台,其具有机械结构简单、稳定性高的特性,因此在精密测量、数控加工等领域已得到广泛应用.H型平台采用永磁直线电机双边驱动,克服了传动环节以及存在非线性摩擦力缺点的同时,也带来了同步控制上跟踪精度以及同步误差的问题.针对此问题,本文设计了一种自适应模糊滑模同步控制器,采用自适应模糊滑模控制的方法对两直线电机的位置误差进行补偿.单轴采用非奇异终端滑模控制的方法,提高了单轴跟踪精度的同时也削弱了斗振,两轴之间采用自适应模糊控制器补偿了H型平台的同步误差.自适应模糊滑模同步控制器使H型平台的同步误差在有限时间内趋近于零,满足其在数控加工领域的高精度要求.通过simulink仿真验证了此方法能够有效提高系统的同步控制精度.

摘要： 本文研究一种用于中速磁悬浮列车(160km/h-200km/h)的基于HALBACH阵列空心式永磁直线同步电机,长初级空心式线圈沿轨道铺设,HALBACH永磁阵列固定在每节车厢的转向架下作为牵引动力.建立该电机的二维解析模型并计算电机牵引力和法向力随功角变化特性,得到该电机牵引力和法向力的功角特性中两者幅值大小相等,相位互错90°结论,电机牵引采用id=0控制方式,发挥最大牵引力的同时能够消除初次级之间的法向吸力.利用有限元数值计算和实验验证了计算的准确性,通过建立电机的数学模型,计算了在3km轨道长度下最高车速200km/h的电机牵引特性,为中速磁悬浮列车牵引工程化奠定基础.

摘要： 本文研究一种用于中速磁悬浮列车(160km/h-200km/h)的基于HALBACH阵列空心式永磁直线同步电机,长初级空心式线圈沿轨道铺设,HALBACH永磁阵列固定在每节车厢的转向架下作为牵引动力.建立该电机的二维解析模型并计算电机牵引力和法向力随功角变化特性,得到该电机牵引力和法向力的功角特性中两者幅值大小相等,相位互错90°结论,电机牵引采用id=0控制方式,发挥最大牵引力的同时能够消除初次级之间的法向吸力.利用有限元数值计算和实验验证了计算的准确性,通过建立电机的数学模型,计算了在3km轨道长度下最高车速200km/h的电机牵引特性,为中速磁悬浮列车牵引工程化奠定基础.

摘要： 本发明公开了一种永磁同步直线电机的直线运动机构，包括次级和初级，次级包括次级轭板和永磁体阵列，初级包括初级铁芯和初级绕组，永磁体阵列包括沿前后方向依次设置的前永磁体组、中永磁体组和后永磁体组；中永磁体组整体相对于所述前永磁体组向左偏移或向右偏移，并且偏移的距离为τ/2；前永磁体和所述后永磁体沿前后方向的宽度均为m，中永磁体沿前后方向的宽度l＝2m。本发明的中永磁体磁极相对于前永磁体偏移τ/2，这样使得电机同一端部产生的推力波动的相位相差90°，推力波动能相互抵消，可以同时削弱直线电机的端部效应和由法相力波动引起的推力波动问题，同时具有制作工艺简单、便于批量生产的优点。

摘要： 本发明公开了一种永磁同步直线电机的直线运动机构，包括次级和初级，次级包括次级轭板和永磁体，初级包括初级铁芯和初级绕组，所述初级铁芯上贯通设置有多个电枢中间齿槽，初级铁芯与所述次级轭板之间存在气隙，初级铁芯包括第一部分和第二部分，第一部分左右方向的长度L

摘要： 本发明公开了一种直线运动轴线与旋转运动轴线垂直的直线旋转永磁电机，包括定子机构和动子机构，所述定子机构包括两个侧边线圈、两个侧边铁芯、一个中部线圈、一个中部铁芯和两个连接铁轭，所述侧边线圈绕设在侧边铁芯上，两个所述连接铁轭和两个所述侧边铁芯围成一个环形结构，所述连接铁轭与侧边铁芯交错设置，本发明与常规直线旋转电机不同，该电机的直线运动轴线与旋转运动轴线垂直，用以满足多维精密复杂运动平台的特殊需求，动子质量轻、运动过程不拖动电缆，动态响应速度快，电机结构简洁，结构简单，适用于多维精密运动系统，电机解耦控制方便，极大地提高了电机运行中直线运动和旋转运动的精度。

摘要： 本发明公开了一种直线无铁芯绕组，所示绕组的导线为截面长边与直线电机运动方向垂直的带状铜薄片，带状铜薄片同心卷绕构成线圈，多个所述线圈相邻排布形成的直线型绕组结构；该结构可采用集中绕组，实现线圈间端部无干涉排布；或者进一步加工得到所示线圈，其端部均位于有效部分一侧，称为上线圈(100)，上线圈沿几何对称线翻折180°则得到下线圈(200,300)，所述上线圈(100)与下线圈(200,300)相间排布形成直线型绕组。本发明还公开了该绕组的制备方法及具有该绕组的直线永磁电机。本发明的直线无铁芯绕组，有效隔断了涡流路径，抑制了绕组涡流损耗，其气隙空间内的铜截面占比显著提高，有效提升电机功率密度，降低电机重量。

摘要： 本发明公开了一种永磁同步直线电机的直线运动机构，包括次级和初级，次级包括次级轭板和永磁体，初级包括初级铁芯和初级绕组，所述初级铁芯上贯通设置有多个电枢中间齿槽，初级铁芯与所述次级轭板之间存在气隙，初级铁芯包括第一部分和第二部分，第一部分左右方向的长度L

摘要： 本发明公开了一种永磁同步直线电机的直线运动机构，包括次级和初级，次级包括次级轭板和永磁体阵列，初级包括初级铁芯和初级绕组，永磁体阵列包括沿前后方向依次设置的前永磁体组、中永磁体组和后永磁体组；中永磁体组整体相对于所述前永磁体组向左偏移或向右偏移，并且偏移的距离为τ/2；前永磁体和所述后永磁体沿前后方向的宽度均为m，中永磁体沿前后方向的宽度l＝2m。本发明的中永磁体磁极相对于前永磁体偏移τ/2，这样使得电机同一端部产生的推力波动的相位相差90°，推力波动能相互抵消，可以同时削弱直线电机的端部效应和由法相力波动引起的推力波动问题，同时具有制作工艺简单、便于批量生产的优点。

摘要： 本发明公开了一种永磁直线电机及其永磁体阵列组件、永磁电机及其部件。本发明的永磁直线电机包括电枢绕组和永磁体阵列组件，电枢绕组和永磁体阵列组件被配置为能够沿着预定方向相对运动。永磁体阵列包括两组永磁体。两组永磁体分别布置在预定方向上一条直线的两侧，并且被布置为相对于该直线对称。每一组永磁体中的多个永磁体沿着预定方向依次排列。永磁体的上表面远离安装板，每一个永磁体的上表面的与同一组永磁体中的相邻永磁体相邻近的边缘的至少一部分与预定方向既不平行也不垂直。本发明通过使用两组对称斜置的永磁体阵列，可以在减小齿槽力的同时，抵消斜置齿槽力，避免了斜置齿槽力对电机运行的精度和稳定性的影响。

摘要： 本发明公开了一种永磁直线电机及直线振动器，直线振动器包括永磁直线电机，永磁直线电机包括定子组件、动子组件以及电机外壳，定子组件和动子组件安装于电机外壳内，动子组件包括传动轴、连轴支架以及永磁体，传动轴中部固定设置连轴支架，永磁体固定嵌合于连轴支架内；定子组件包括定子铁芯、绕组骨架以及绕组线圈，定子铁芯固定安装于电机外壳内侧，定子铁芯径向设置齿形结构构成绕组骨架，绕组骨架上设置绕组线圈，本发明的永磁直线电机及直线振动器有效缩小了永磁体与铁芯、铁芯与铁芯间气隙，充分利用了电磁能并形成完整的磁路，提升了电机的有效功率和工作效率。

摘要： 本实用新型公开了一种永磁直线电机及其永磁体阵列组件、永磁电机及其部件。本实用新型的永磁直线电机包括电枢绕组和永磁体阵列组件，电枢绕组和永磁体阵列组件被配置为能够沿着预定方向相对运动。永磁体阵列包括两组永磁体。两组永磁体分别布置在预定方向上一条直线的两侧，并且被布置为相对于该直线对称。每一组永磁体中的多个永磁体沿着预定方向依次排列。永磁体的上表面远离安装板，每一个永磁体的上表面的与同一组永磁体中的相邻永磁体相邻近的边缘的至少一部分与预定方向既不平行也不垂直。本实用新型通过使用两组对称斜置的永磁体阵列，可以在减小齿槽力的同时，抵消斜置齿槽力，避免了斜置齿槽力对电机运行的精度和稳定性的影响。

摘要： 本实用新型公开了一种永磁直线电机及直线振动器，直线振动器包括永磁直线电机，永磁直线电机包括定子组件、动子组件以及电机外壳，定子组件和动子组件安装于电机外壳内，动子组件包括传动轴、连轴支架以及永磁体，传动轴中部固定设置连轴支架，永磁体固定嵌合于连轴支架内；定子组件包括定子铁芯、绕组骨架以及绕组线圈，定子铁芯固定安装于电机外壳内侧，定子铁芯径向设置齿形结构构成绕组骨架，绕组骨架上设置绕组线圈，本实用新型的永磁直线电机及直线振动器有效缩小了永磁体与铁芯、铁芯与铁芯间气隙，充分利用了电磁能并形成完整的磁路，提升了电机的有效功率和工作效率。