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电气化行业的最新科研集锦(二十一)

2023-09-15


01.定子闭口槽对永磁同步电机齿槽转矩削弱的研究

永磁同步电机定子闭口槽可以有效抑制电机齿槽转矩。文章以一台6槽4极的永磁同步电动机为例,通过有限元法建立电动机电磁场模型,利用ANSYS Maxwell软件进行有限元仿真,分析了定子闭口槽前及闭口槽后对永磁电机齿槽转矩大小的影响,并制作样件进行试验。仿真及试验研究表明,合理设计定子闭口槽可以有效抑制齿槽转矩,降低电机噪声。

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02.基于遗传算法和TOPSIS法的混合励磁电机齿槽转矩优化

针对切向聚磁型并联结构混合励磁电机(TMPS-HESM)随着励磁电流增加导致齿槽转矩剧增容易引发电机振动噪声的问题,根据齿槽转矩的产生原理,探讨改变转子极靴宽度、磁极偏心距和气隙长度削弱电机齿槽转矩的可行性。借助Maxwell and Workbench and Optislong联合仿真软件建立8极48槽TMPS-HESM模型,运用遗传算法进行全局多目标优化,得到pareto最优解集后使用优劣解距离法(TOPSIS)客观选取最优解。最后对比分析优化前后电机的各项其他性能,结果表明:采用遗传算法和TOPSIS法对电机参数进行优化,能提升电机多目标优化效率,不仅可解决混合励磁电机励磁电流增加导致齿槽转矩剧增的问题,还能有效削弱电机转矩脉动,提升电机平均转矩,在减少电机的振动噪声和提高电机输出转矩方面均取得改善。

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03.普通车床数控化改造中机械结构设计问题的研究

在国家对于机械加工领域的发展问题加大关注力度的背景下,普通车床的数控化改造问题越来越引起了社会各界人士的广泛关注和热烈讨论。本文针对普通车床数控化改造中机械结构设计相关问题进行了讨论,从设计思路、设计实践以及设计要点这几方面入手,希望能够帮助相关设计人员在进行实际的改造工作优化过程中引发更多的思考,从而在整体上为推动我国数控车床的深化发展起到有效的铺垫作用。

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04.基于三闭环控制系统的BLDC转矩脉动抑制分析

为解决无位置传感器无刷直流电机存在转矩脉动的问题,本文基于传统的双闭环控制,增加功率环,建立三闭环控制系统,利用分阶段控制策略,减小电机的母线电流脉动和转矩脉动.首先利用MATLAB/Simulink软件建立传统的双闭环控制模型,提出功率抑制闭环控制的研究方法以及推导公式;然后建立三闭环控制系统模型,通过仿真结果验证结论;最后利用DSPIC33F单片机控制平台验证了控制策略能够很好抑制转矩脉动,改进后的系统具有较好的鲁棒性。

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05.考虑导电管壁平面感应电磁泵电磁特性计算研究

平面感应电磁泵是冶金、铸造及核反应堆等领域中泵送液态金属的关键驱动设备。基于电磁场理论,建立考虑平面感应电磁泵纵向端部效应和导电管壁涡流效应的一维场数学模型,推导出液态金属泵沟中气隙磁场、电磁力场和电磁压差的数学表达式;分析纵向端部效应和管壁涡流效应对气隙磁密、电流密度和电磁力密度分布的影响。利用COMSOL多物理场仿真软件,建立平面感应电磁泵电磁与流体耦合的仿真模型,计算出电磁泵的电磁和输出特性。仿真与解析计算结果的一致性相互验证了建模的准确性,为平面感应电磁泵的优化设计奠定理论基础。

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06.基于自适应超螺旋算法的高速永磁同步发电机稳压控制策略

高速永磁同步发电机(HSPMSG)系统采用传统PI控制,负载突变时存在输出电压波动大、响应速度慢及抗扰性能差等问题,提出一种基于自适应超螺旋算法(STW)的高速永磁同步发电机稳压控制策略。在建立含控制延时交叉耦合项电流环控制模型的基础上,设计基于超螺旋算法的非线性电压控制律。同时,为抑制系统抖振,提出采用连续函数替换符号函数设计电压控制器。此外,针对扰动边界不确定与控制参数矛盾的问题,提出一种改进型自适应超螺旋算法(ASTW),并对稳定性进行了深入分析和理论证明。最后,搭建了仿真模型和实验平台,仿真和实验表明该控制策略可抑制系统抖振、减小电压波动,提高系统的动态响应速度和抗负载扰动的能力。

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07.低温高速永磁电机转子屏蔽套的设计及强度分析

针对低温泵用高速永磁电机的屏蔽套厚度和过盈量的确定问题,从电机转子强度的角度分析,提出了以厚度最小化作为设计目标的研究方法。首先确定转子各材料的强度约束准则,建立电机转子的三维有限元强度计算模型,并通过解析法验证,分析了分别采用钛合金和碳纤维作为屏蔽套材料时不同转速和温度下转子应力的变化规律,探究各材料的失效极限;并以此作为约束条件,确定了符合强度要求的屏蔽套厚度及过盈量,最终得到的碳纤维屏蔽套较钛合金的厚度更小,在强度方面更具优势。该屏蔽套的设计方法在满足转子强度的前提下,使得材料尽限利用,对低温泵用电机和高速电机的屏蔽套设计具有参考意义。

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08.一种新型冷却结构的直驱永磁发电机

合理的冷却结构设计成为直驱永磁发电机开发过程中的重要问题。通过研究提出了一种全新的三通风冷却结构,该结构带有径向通风道,并以直驱6 MW永磁风力发电机为工程案例开展了仿真和分析。完成了样机的型式试验,通过与设计结果的对比分析可以看出,设计值与实测值吻合较好,各项性能指标达到了设计预期,验证了发电机总体设计方案的可行性和其能够满足机组工程化需求。该样机开发为后续更大功率的直驱永磁发电机的开发提供了重要的参考依据。

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