电气工程学报, 2016, 11(3): 21-27 doi: 11.11985/2016.03.003

双层气隙永磁直线发电机的温度场和推力波动分析

郭亮, 郑俊娜

浙江理工大学机械与自动控制学院 杭州 310018

Analysis of the Temperature Field and Force Ripple of a Double-Sided Tubular Permanent Magnet Generator

Guo Liang, Zheng Junna

Zhejiang Sci-Tech University Hangzhou 310018 China

收稿日期: 2015-12-14   网络出版日期: 2016-03-25

基金资助: 浙江省自然科学基金项目.  LY14E070008

Received: 2015-12-14   Online: 2016-03-25

作者简介 About authors

郭 亮 女 1979年生,博士,副教授,硕士生导师,研究方向主要为电机的设计和优化。

郑俊娜 女 1990年生,硕士,研究方向为直线电机的优化设计。

摘要

双层气隙圆筒型永磁直线发电机采用双层定子结构,与传统单层结构相比,结构更加紧凑,具有更高的功率密度和空间利用率。但同时双定子结构导致其推力波动较大,内层结构的散热受限导致其内部温升过高。对此本文基于电磁温度场耦合的有限元分析方法,对内层结构和内外层电流配置比例进行了改进,并在此基础上,针对该电机的双定子结构,提出了移相式定子铁心长度改变法和内外结构错位法优化电机的推力波动。研究结果表明,新的优化结构在保持发电机功率密度的基础上,有效降低了电机的温升和推力波动。

关键词： 双层气隙圆筒型直线发电机 ; 电磁温度耦合场 ; 推力波动

Abstract

Compared with traditional single-sided construction, a double-sided tubular permanent magnet generator (DSTPMG) has higher power density and higher space utilization. But at the same time, the double-sided construction intensifies the force ripple, and the limited cooling conditions of the inner structure causes the excessively high temperature rise. In order to overcome the problems, an improved inner construction and the best ratio of external current to internal current were proposed in this paper by using electromagnetic and temperature field coupling finite element analysis method. Based on the new structure, the phase shifting stator length change method and the offset of the inside and outside structure method were used to optimize the force ripple. The analysis results prove that the optimized construction can reduce the temperature rise and force ripple effectively in keeping the power density constant.

Keywords： Double-sided tubular generator ; electromagnetic-temperature coupling field ; force ripple

PDF (2906KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

郭亮, 郑俊娜. 双层气隙永磁直线发电机的温度场和推力波动分析. 电气工程学报[J], 2016, 11(3): 21-27 doi:11.11985/2016.03.003

Guo Liang. Analysis of the Temperature Field and Force Ripple of a Double-Sided Tubular Permanent Magnet Generator. Journal of Electrical Engineering[J], 2016, 11(3): 21-27 doi:11.11985/2016.03.003

1 引言

随着不可再生能源的消耗,新能源的利用越来越引起人们的重视。波浪能发电,绿色环保,并可直接供给海洋仪器电能,是国际关注的新能源形式之一[1,2,3]。与传统旋转式波浪发电机相比,直线波浪发电机免除了旋转运动到直线运动的转换机构,提高了系统的效率,在波浪发电装置中逐渐取代传统旋转电机,成为研究的焦点[4,5]。现有的直线发电机按其结构可大致分为两类：平板型[6,7]和圆筒型[8,9]。圆筒型结构由于消除了端部绕组和横向边端效应,具有比前者更高的功率密度,更具热点。

为了进一步提高直线发电机的功率密度,威特沃特斯兰德的D. Joseph博士在文献[10]中提出了一种新型的双层气隙圆筒型永磁直线发电机结构,并给出了其电磁设计方法。双层气隙圆筒型永磁直线发电机结构大致如图1所示,主要由内定子、外定子和动子三部分构成。内定子和外定子均采用齿槽型结构,槽内嵌入三相交流绕组;两层定子中间为圆筒型动子;动子由永磁体和铁心组成,永磁体采用径向充磁,内外层永磁体充磁方向相同。磁力线经内外永磁体、双层气隙和内外层定子和动子轴形成回路。在波浪的激励下,动子在双层定子中间垂直往复运动,改变内外层定子的绕组磁通,产生感应电动势。与传统单层直线发电机相比,该发电机结构更加紧凑,但初步研究结果也表明：内外双层齿槽式定子结构增大了电机的推力波动,内层的散热也更加困难。

图1

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图1   双层气隙圆筒型永磁直线发电机结构示意图

Fig.1   Structure of the DSTPMG


对此,本文以该新型双层气隙圆筒型永磁直线发电机为研究对象,针对内层温升和推力波动问题展开研究,利用温度场和电磁场耦合的有限元分析方法,提出了可降低最高温升的改进型内层定子结构和内外层电流配置方法。并在此基础上,基于该双层气隙圆筒型永磁直线电机的双定子结构特征,通过定子长度和内外错位式优化设计,给出了可削弱推力波动的优化设计准则。

2 电磁场和温度场耦合分析

2.1 电磁温度场耦合建模

基于文献[10]给出的双层气隙圆筒型永磁直线发电机的样机尺寸见表1,利用Ansys软件可建立该电机的轴对称模型。根据文献[10]给出的内层绕组电流密度5A/mm2,外层绕组电流密度5A/mm2,设置电机的槽满率为60%,此时内外层等效电流密度为3A/mm2,通过电磁建模可求得发电机额定运行时,磁密分布如图2所示。其绕组损耗、铁耗和涡流损耗分别为798.7W、43.3W和39W,以铜耗为主。将各损耗值导入轴对称温度场,发电机材料的导热系数见表2,当各个表面为自然散热时,可得到如图3所示的双层气隙圆筒型永磁直线发电机的温度场分布云图。

表1   发电机模型参数表

Tab.1  Parameters of the DSTPMG（单位：mm）

参 数数 值参 数数 值
极距60动子轴内径73
永磁体轴向长48动子轴外径78
动子轴长1 000内定子槽深27
定子轴向长360内定子内径3
极数6外定子槽深33.5
永磁阵列轴向长600外定子外径137.8

新窗口打开| 下载CSV


表2   发电机材料的等效导热系数

Tab.2  Equivalent thermal conductivity

材 料导热系数/(W/m·K)
槽内混合材料0.0638
硅钢片轴向3.6,径向40.3
钕铁硼9
空气0.026

新窗口打开| 下载CSV


图2

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图2   原电机磁密云图

Fig.2   Flux density of the original generator


温度场分析中槽部分的结构相对复杂,为了在准确表述槽绝缘材料、绕组间气隙与铜导体的导热情况的基础上,简化建模,本文采用了等效导热系数计算方法。根据圆柱体稳态导热模型可以知道任意两层圆柱导热的等效导热系数可以由公式（1）求得[11,12]。本电机的槽内有绝缘体、铜导体和空气隙,首先设公式（1）中材料1和材料2分别为绝缘材料和铜,计算出绝缘体和铜导体的等效导热系数;然后再设材料1和材料2分别为铜和空气,根据槽满率求出绕组和空气隙的面积比,进而求出绕组与绕组间空气隙的等效导热系数。此时槽内混合体的等效导热系数见表2。

式中,S1、S2分别为材料1和材料2的面积;λ1、λ2分别为材料1和材料2的导热系数。

通过图3的温度场分布云图可以发现该发电机的定子内层温度远高于定子外层温度,内层绕组的最高温度为137.81℃,而外层绕组的最高温度为98℃。其主要原因是外层结构的散热面积较内层结构的散热面积大,内层散热相对困难。

图3

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图3   发电机温度场分布云图

Fig.3   Temperature field distribution


2.2 双层气隙圆筒型永磁直线发电机的温升优化

为了提高内层定子的散热面积,解决内层区域温度较高的问题,本文提出了在保持绕组面积不变的基础上,优化内定子尺寸和改善内外层电流配比的方法。

原电机的内径为3mm,导致内部散热面积过小,增加电机内径,可扩大内层散热面积,但会减小轭部宽度,使轭部磁密过度饱和。为了避免轭部磁密过度饱和情况的出现,本文细致分析了在绕组面积不变的基础上减小内定子槽深,内定子内径增大对发电机磁密和温度场分布的影响。电磁和温度耦合场研究结果表明,当内定子槽深由27mm降低为21mm时,在轭部磁密不深度饱和（约为1.6T）的情况下,发电机的内径可由3mm扩至27mm。此时齿部宽度约为7.2mm,在保持机械强度的同时,发电机的内部散热情况得到了很好的改善,发电机最高温度降低了14.6℃,内层定子的硅钢片温度降低了30多度,其温度分布如图4所示。

图4

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图4   内层定子结构改变后的电机温度场分布云图

Fig.4   Temperature field distribution with optimized the inner construction


鉴于图4仍存在外定子的温度远低于内定子的温度的现象,可通过适当增大外定子绕组电流密度和降低内定子绕组电流密度的方法进一步改善发电机温度分布。电磁和温度耦合场研究结果表明,内定子和外定子电流密度分别变化时内外层最高温度变化如图5所示。从图中可以看出,外层和内层电流–温度变化曲线近似平行,当外层定子电流密度高于内层定子电流密度约0.56A/mm2时,内外层定子最高温度近似相等。当内层电流密度为2.58 A/mm2,外层电流密度为3.14 A/mm2时,内外层温度约为100℃。

图5

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图5   内外层定子最高温度变化曲线

Fig.5   The highest temperature curve of the inside and outside


保持发电机内外层电流密度的等温条件,当改进后的新结构与原发电机结构铜耗相同时,内层电流密度为2.66A/mm2,外层电流密度为3.22A/mm2。可得到如图6所示的温度分布云图,从图中可以看出,发电机的内外层最高温度相近,整个绕组的温度分布比较均匀,最高温比原结构降低了32.52℃。

图6

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图6   电流密度配比改变后的温度分布

Fig.6   Temperature field distribution with optimized current densities


优化前后的电磁推力变化曲线如图7所示。两种结构的推力均值分别为5 569N和5 612N,推力波动分别为23.86%和22.89%,新结构与原结构相比,温度场性能得到了较大改善,电磁性能有所下降,同时电机体积有所减小,总体来说,该结构的改进是有益的。从它们的负载推力曲线中可以看出,它们的推力波动都比较大,这会导致电机运行不稳定,所以要对新结构的推力波动进行优化。

图7

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图7   新结构与原结构的电磁推力对比

Fig.7   Force comparison between two constructions


3 双层气隙圆筒型永磁直线发电机的推力波动优化

永磁同步直线发电机不仅拥有旋转电机一样的齿槽推力波动,其纵向边端效应引起的端部推力波动也会增大发电机的波动,加剧发电机的振动和噪声,影响发电质量,大大减弱发电机的寿命,影响发电机的正常运行。因此削弱永磁直线发电机的推力波动是提高直线发电机性能的重要手段[13,14,15]。

3.1 移相法优化端部力

永磁直线电机的端部力是在铁心开断处（定子边端）由于导磁介质的突变引起其气隙磁场突变而产生的磁阻力。在永磁直线电机中,励磁永磁体采用NS极交替分布,因此在动子移动的过程中,端部力是成周期分布的。为了分析端部力的影响,文中分别建立了两个无槽发电机模型,一个具有铁心上端部,下端设为无限长,另一个具有铁心下端部,上端设为无限长,两个模型分别求解定子铁心的上端部和下端部引起的磁阻力变化。有限元求解得到的磁阻力结果如图8所示。

从图中可以看出,在动子的移动过程中下端部受到的力始终为正,上端部受到的力始终为负。当定子铁心长度是360mm（极距的整数倍）时上下端部力的走势几乎相同。如果让两条曲线错位约1/2个极距,则上下端的推力波动刚好能得到最大程度的抵消,整体端部力就会大大减小。即铁心总长度约为(n + 0.5)τ时,端部力最小。

根据图8所示的双层气隙永磁直线发电机端部力分析结果可知,由于饱和效应的影响,如果要实现端部力的移相,让上端部力的最小值和下端部力的最大值对齐,两者应错位36mm,即定子铁心长度增加36mm时,能够让端部力达到图中移相合成的效果,整个定子的端部力最大值可从880N降到320N,以396mm为定子铁心长度,经过分析得到电机的推力波动由23.86%变为19.51%,推力均值由5 569N变为5 853N。

图8

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图8   移相法优化端部力

Fig.8   The end force optimization using a phase-shift method


3.2 错位法优化齿槽力

双层气隙圆筒型永磁直线发电机的齿槽力是内外层定子齿槽力的总和,内外层结构的分布分别影响着各自对应的定子齿槽力,移动任意一个结构都会使对应的齿槽力的相位发生改变,最终影响着总齿槽力的大小和分布。因此可以采用类似移相的方法对该发电机中的齿槽力进行优化。当内层定子和外层定子的铁心产生如图9所示的错位时,内外定子产生的齿槽力波动可以相互抵消。由于齿槽力是以齿距为周期呈现周期性变化,故移位约为齿距的1/2时,理论上内外定子的齿槽力彼此能够相互抵消。

图9

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图9   定子错位结构示意图

Fig.9   The stator offset method


利用有限元分析得到的当外层定子依次向上移动2mm、6mm、10mm、14mm和18mm时发电机磁阻力的变化情况如图10所示。

图10

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图10   内外层定子错位后磁阻力的分布

Fig.10   Cogging force distribution of the stator offset


图中结果证实,双层气隙圆筒型永磁直线发电机的内外层铁心的错位能够明显改变磁阻力的分布,在内外层定子错位10mm（齿距的1/2）时,电机的磁阻力相对最小。电机的推力波动由19.51%减小到8.83%。

铁心错位的实质是让内外层齿槽力相位发生改变,针对双层气隙圆筒型永磁直线发电机的特殊结构,永磁体错位也可以得到同样的结果。让外层永磁体依次向上移动2mm、6mm、10mm、14mm和18mm,可得到发电机磁阻力的变化结果如图11所示。

图11

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图11   内外层永磁体错位后磁阻力的分布

Fig.11   Cogging force distribution with different permanent magnet offsets


从图中可以看出,永磁体错位和铁心错位对电机磁阻力的影响的总体趋势是相似的,在内外层永磁体错位10mm时,电机的磁阻力相对最小。电机的推力波动由19.51%减小到7.74%。

在实际错位实施过程中,内外齿槽力移相共可通过四种方式实现：方案1—内层铁心移位、方案2—外层铁心移位、方案3—内层永磁体移位和方案4—外层永磁体移位。由于该双层气隙圆筒型永磁直线发电机内外定子的磁场饱和等因素的影响,这四种方案对发电机的负载推力的影响也各不相同。当内外定子彼此串联时,对应的最大负载推力均值的初始相位角也略有差别。分别对各种错位方案下负载推力的变化进行分析,得到了四种错位方案下电磁推力均值最大时,推力波动及其对应的初始相位角分别如图12和表3所示。从表3中可知,内层铁心移位时,相同负载电流下发电机的推力均值最大且推力波动最小,此时电机的推力波动为7.72%,推力均值为5 708N。

表3   四种方案对比

Tab.3  Comparison of the four plans

推力值/N推力波动(%)初始相位角(°)
方案157087.727.5
方案256618.8319.5
方案356239.07-10.5
方案456437.74-21

新窗口打开| 下载CSV


图12

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图12   四种错位方案电磁推力的对比

Fig.12   Comparison of the four offset plans


定子铁心长度优化后,采用内层铁心移位法得到的双层气隙圆筒型永磁直线发电机电磁推力与原发电机的电磁推力对比如图13所示。结果证实本文提出的方法可有效减小该电机的推力波动,经过两种优化措施后,推力波动由原来的23.86%减小到了7.72%,同时电机的电磁推力均值从5 569N增加到5 708N。

图13

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图13   优化前后电磁推力的对比

Fig.13   Force after the optimization


4 结论

本文针对双层气隙圆筒型永磁直线发电机的温度场和推力波动问题展开研究,通过有限元计算方法完成了电机温升和推力波动的优化。得出的主要结论如下：

（1）针对原有电机定子内层远大于外层温度的现象,提出了改进内层定子结构和同等温升下内外层定子绕组电流密度的配比关系,仿真结果表明电机内层槽深从27mm减小到21mm时,电机的内层温升分布均匀,电机的外层电流密度比内层电流密度约高0.56A/mm2时,电机的内外层最高温度近似相等。

（2）基于改进模型,提出了削弱端部力和齿槽力的移相方法,结果证实,定子铁心长度为(n + 0.5)τ时,直线电机的端部力得到了较大程度的削弱,当内外层结构错位0.5齿距时,电机的内外齿槽力得到了最大程度的抵消,采用以上两种方法,在保持双层气隙圆筒型永磁直线发电机推力均值的同时,使其推力波动得到有效的优化。

虽然有限元分析的准确性已得到普遍证实,在接下来的工作中,笔者将对双层气隙圆筒型永磁直线发电机的全局优化展开研究,并拟基于优化结果制造样机,以进行控制策略分析并更有力证实理论结果。

参考文献

Titah-Benbouzid H, Benbouzid M.

Ocean wave energy extraction: up-to-date technologies review and evaluation

[C]. IEEE International Electronics and Application Conference and Exposition, 2014: 338-342.

[本文引用: 1]

程友良, 党岳, 吴英杰 .

波力发电技术现状及发展趋势

[J]. 应用能源技术, 2009,12(144):26-30.

[本文引用: 1]

Cheng Youliang, Dang Yue, Wu Yingjie .

Status and trends of the power generation from wave

[J]. Applied Energy Technology, 2009,12(144):26-30.

[本文引用: 1]

Falcão A F D O .

Wave energy utilization: a review of the technologies

[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2010,14(3):899-918.

DOI:10.1002/adma.201905766      URL     PMID:31899829      [本文引用: 1]

An electron-transport layer (ETL) with appropriate energy alignment and enhanced charge transfer is critical for perovskite solar cells (PSCs). However, interfacial energy level mismatch limits the electrical performance of PSCs, particularly the open-circuit voltage (VOC ). Herein, a simple low-temperature-processed In2 O3 /SnO2 bilayer ETL is developed and used for fabricating a new PSC device. The presence of In2 O3 results in uniform, compact, and low-trap-density perovskite films. Moreover, the conduction band of In2 O3 is shallower than that of Sn-doped In2 O3 (ITO), enhancing the charge transfer from perovskite to ETL, thus minimizing VOC loss at the perovskite and ETL interface. A planar PSC with a power conversion efficiency of 23.24% (certified efficiency of 22.54%) is obtained. A high VOC of 1.17 V is achieved with the potential loss at only 0.36 V. In contrast, devices based on single SnO2 layers achieve 21.42% efficiency with a VOC of 1.13 V. In addition, the new device maintains 97.5% initial efficiency after 80 d in N2 without encapsulation and retains 91% of its initial efficiency after 180 h under 1 sun continuous illumination. The results demonstrate and pave the way for the development of efficient photovoltaic devices.

肖曦, 摆念宗, 康庆 , 等.

波浪发电系统发展及直驱式波浪发电系统研究综述

[J]. 电工技术学报, 2014,29(3):1-11.

URL     [本文引用: 1]

回顾了波浪能利用的历史和目前波浪能的发展应用现状, 并按波浪能转换形式的不同对比分析了液压式、气压式、离合器齿轮箱式和直驱式波浪能发电装置的特点。对在离岸大功率并网应用中具有发展前景的直驱式波浪能转换装置进行了重点描述, 分析了其结构组成以及优化功率捕获的控制方案, 对直线发电机和优化功率的控制方案进行了总结和比较。结合电网对波浪发电机组的控制要求, 对直驱波浪发电的输出功率波动处理方案进行了描述和分析。最后总结了波浪发电系统特别是直驱式波浪发电的发展趋势与应用前景。

Xiao Xi, Bai Nianzong, Kang Qing , et al.

A review of the development of wave power system and the research on direct-drive wave power system

[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2014,29(3):1-11.

URL     [本文引用: 1]

回顾了波浪能利用的历史和目前波浪能的发展应用现状, 并按波浪能转换形式的不同对比分析了液压式、气压式、离合器齿轮箱式和直驱式波浪能发电装置的特点。对在离岸大功率并网应用中具有发展前景的直驱式波浪能转换装置进行了重点描述, 分析了其结构组成以及优化功率捕获的控制方案, 对直线发电机和优化功率的控制方案进行了总结和比较。结合电网对波浪发电机组的控制要求, 对直驱波浪发电的输出功率波动处理方案进行了描述和分析。最后总结了波浪发电系统特别是直驱式波浪发电的发展趋势与应用前景。

刘春元, 余海涛, 胡敏强 , 等.

永磁直线发电机在直驱式波浪发电系统的应用

[J]. 中国电机工程学报, 2013,33(21):90-98.

URL     [本文引用: 1]

针对波浪发电系统中大气隙永磁电机功率密度低的缺点，提出了一种将动子(永磁体)置于外部，永磁体采用准Halbach结构的圆筒型永磁直线电机，该电机可以增大功率密度，且提高气隙磁场强度的正弦程度。在体积相同的前提下，外转子永磁直线电机的功率密度为内转子结构的6~8倍。准Halbach充磁结构的气隙磁密为径向充磁结构的1.39倍。为了防止海水的腐蚀，将定子用环氧树脂密封。采用二维有限元分析优化其电机结构，分析了空载反电动势、负载反电动势、定位力以及损耗。研究表明凸定子结构能有效减小定位力。加工样机，在波浪水池中进行空载以及负载试验，通过仿真分析和实验结果可知，该电机具有功率密度大，与浮子连接方便的特点，能够很好地应用在波浪发电系统中。

Liu Chunyuan, Yu Haitao, Hu Minqiang , et al.

Application of permanent magnet tubular linear generators using direct-driver wave power generation take-off systems

[J]. Proceedings of the CSEE, 2013,33(21):90-98.

URL     [本文引用: 1]

针对波浪发电系统中大气隙永磁电机功率密度低的缺点，提出了一种将动子(永磁体)置于外部，永磁体采用准Halbach结构的圆筒型永磁直线电机，该电机可以增大功率密度，且提高气隙磁场强度的正弦程度。在体积相同的前提下，外转子永磁直线电机的功率密度为内转子结构的6~8倍。准Halbach充磁结构的气隙磁密为径向充磁结构的1.39倍。为了防止海水的腐蚀，将定子用环氧树脂密封。采用二维有限元分析优化其电机结构，分析了空载反电动势、负载反电动势、定位力以及损耗。研究表明凸定子结构能有效减小定位力。加工样机，在波浪水池中进行空载以及负载试验，通过仿真分析和实验结果可知，该电机具有功率密度大，与浮子连接方便的特点，能够很好地应用在波浪发电系统中。

Shek J K H, Macpherson D E, Mueller M A.

Phase and amplitude control of a linear generator for wave energy conversion

[C]. 4th IET Conference on Power Electronics, Machines and Drives, 2008: 66-70.

[本文引用: 1]

Polinder H, Damen M, Gardner F .

Linear pm generator system for wave energy conversion in the aws

[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2004,19(3):583-589.

DOI:10.1109/TEC.2004.827717      URL     [本文引用: 1]

甘旭辉 .

轴向充磁式永磁直线发电机的研究

[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2010.

[本文引用: 1]

Prudell J, Stoddard M, Amon E , et al.

A permanent-magnet tubular linear generator for ocean wave energy conversion

[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2011,46(6):2392-2400.

DOI:10.1109/TIA.2010.2073433      URL     [本文引用: 1]

Joseph D M .

A double-sided tubular linear synchronous generator for wave-energy conversion[D]. Johan-nesburg: University of the

Witwatersrand, 2009.

[本文引用: 3]

师巍 .

轴向充磁永磁直线电机推力波动及温度场问题的研究

[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2011.

[本文引用: 1]

马骏 .

圆筒型直线电机模型建立及其动态温度场研究

[D]. 哈尔滨:哈尔滨理工大学, 2005.

[本文引用: 1]

陆华才, 江明, 郭兴众 , 等.

永磁直线同步电机推力波动约束

[J]. 电工技术学报, 2012,27(3):128-132.

URL     [本文引用: 1]

由齿槽力、边端力及法向吸力引起的推力波动是影响永磁直线同步电机(PMLSM)动态性能的主要因素。为了实现高速精密直接驱动系统, 通过对PMLSM进行有限元分析建模, 分析了齿槽力变化规律, 利用傅里叶级数拟合得到齿槽力变化曲线；设计了齿槽力电流预测控制模型, 对齿槽力引起的推力波动进行补偿；同时设计了扰动观测器对其他因素引起的推力波动进行补偿, 进一步削弱了推力波动。最后, 通过实验验证PMLSM推力波动补偿控制系统的有效性, 补偿后电流和速度的波动都得到了很大改善, 能够实现较高精度的直接驱动系统。

Lu Huacai, Jiang Ming, Guo Xingzhong , et al.

Thrust ripple suppression for permanent magnet linear synchronous motor

[J]. Transactions of China Electrote-chnical Society, 2012,27(3):128-132.

URL     [本文引用: 1]

由齿槽力、边端力及法向吸力引起的推力波动是影响永磁直线同步电机(PMLSM)动态性能的主要因素。为了实现高速精密直接驱动系统, 通过对PMLSM进行有限元分析建模, 分析了齿槽力变化规律, 利用傅里叶级数拟合得到齿槽力变化曲线；设计了齿槽力电流预测控制模型, 对齿槽力引起的推力波动进行补偿；同时设计了扰动观测器对其他因素引起的推力波动进行补偿, 进一步削弱了推力波动。最后, 通过实验验证PMLSM推力波动补偿控制系统的有效性, 补偿后电流和速度的波动都得到了很大改善, 能够实现较高精度的直接驱动系统。

Zhou Gan, Huang Xueliang, Zhou Qinbo, et al.

Research on control methods of planar motors based on the modal forces

[C]. The International Conference on Electromagnetic Field Problems and Applications, Chongqing, 2008: 2-5.

[本文引用: 1]

Huang W, Shi C, Xue Y, et al.

Optimal design of permanent magnet linear motor for reducing cogging force

[C]. IEEE Conference and Expo Transportation Electrification Asia-Pacific, 2014: 1-4.

[本文引用: 1]

/

〈 〉