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双余度永磁同步电机温度场分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2015年第6期48卷 488-493页

作者：陈益广翟文聪沈勇环天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072

介绍了一种各相绕组间低热耦合无电磁耦合双余度永磁同步电机.通过二维电磁场有限元分析,得到了电机定子绕组铜耗,定子铁心大齿、小齿和轭部铁耗,以及永磁体和护套的涡流损耗,计算出它们的生热率.根据传热学理论,确定了电机各部件的导... 详细信息

介绍了一种各相绕组间低热耦合无电磁耦合双余度永磁同步电机.通过二维电磁场有限元分析,得到了电机定子绕组铜耗,定子铁心大齿、小齿和轭部铁耗,以及永磁体和护套的涡流损耗,计算出它们的生热率.根据传热学理论,确定了电机各部件的导热系数和表面传热系数,并对定子绕组线圈进行了精细化建模,建立了电机三维温度场模型,通过有限元分析得到了额定工况下电机的三维全域稳态温度分布结果.当一套绕组发生单相短路故障另一套绕组单独工作时,故障相绕组和工作绕组最高温度相差7.1,℃,说明相绕组间热耦合较低;当两套绕组同时工作时,机壳表面最高温度的分析结果和实验结果误差为4.5%,,验证了分析方法的有效性.

关键词：双余度永磁同步电机三维温度场损耗

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双余度永磁无刷直流电机匝间短路故障诊断

电工技术学报 2014年第1期29卷 104-109页

作者：付朝阳刘景林张晓旭西北工业大学自动化学院西安710072

为了提高系统可靠性,将余度技术引入到电机设计中来,设计了双余度永磁无刷直流电机。针对双余度永磁无刷直流电机绕组细微的匝间短路故障,选择了相电流作为故障分析信号,通过拆分定子槽,改变控制电路的方式,建立了电机的匝间短路故障有... 详细信息

为了提高系统可靠性,将余度技术引入到电机设计中来,设计了双余度永磁无刷直流电机。针对双余度永磁无刷直流电机绕组细微的匝间短路故障,选择了相电流作为故障分析信号,通过拆分定子槽,改变控制电路的方式,建立了电机的匝间短路故障有限元仿真模型。根据故障信号和小波函数的特点,分别利用Daubechies3和coif5小波函数对故障信号进行了特征提取,结果表明在小波分解高频部分的第2层,信号有明显突变,并由此确定了coif5小波函数进行故障特征检测。采用coif5小波函数对相电流d2分解系数进行了能量特征提取,得到了各相短路时的故障特征向量。采用了小波神经网络进行故障诊断,建立了基于PNN神经网络的故障诊断模型,对故障样本进行了诊断,诊断结果准确可靠,验证了所用方法的有效可行。

关键词：双余度永磁无刷直流电机匝间短路故障诊断

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双余度无刷电动机位置伺服系统仿真与试验

中国电机工程学报 2008年第18期28卷 98-103页

作者：马瑞卿刘卫国解恩西北工业大学自动化学院陕西省西安市710072

建立了稀土永磁(rare earth permanent magnet,REPM)双余度无刷直流电动机(dual-redundancy brushless DC motor,DR-BLDCM)位置伺服系统的位置、速度、电流三闭环数学模型,针对并联型隔槽嵌放式DR-BLDCM的结构,采用磁感应强度波形分析方... 详细信息

建立了稀土永磁(rare earth permanent magnet,REPM)双余度无刷直流电动机(dual-redundancy brushless DC motor,DR-BLDCM)位置伺服系统的位置、速度、电流三闭环数学模型,针对并联型隔槽嵌放式DR-BLDCM的结构,采用磁感应强度波形分析方法,得到了该电机在每极每相槽数q=1时的每相自感和相间互感的计算公式,并给出了在q=2和q=3时的自感和互感的参数修正关系。在Matlab/Simulink环境下,构建了基于Matlab的系统仿真模型,采用一种实用的正弦波消顶方法,即用消去顶部的正弦波来代替梯形波,减小了系统仿真过程的计算量。通过对DR-BLDCM位置伺服系统实际参数的动态性能仿真,得到了位置伺服系统阶跃响应和频率响应曲线。仿真曲线与DR-BLDCM电动舵机实际系统试验结果一致,从而验证了DR-BLDCM自感和互感算法及此类系统模型的有效性。

关键词：无刷直流电动机双余度伺服系统自感互感仿真试验

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双余度机载永磁无刷直流伺服系统转矩均衡性

电工技术学报 2009年第6期24卷 17-23页

作者：周奇勋李声晋卢刚张举中西北工业大学机电学院西安710072 西安科技大学电控学院西安710054

电动静液压作动器(EHA)作为飞行器舵机集成一体化作动系统具有体积小、功率密度高的优点,EHA以双余度稀土永磁无刷直流伺服系统作为执行机构提高了舵机工作的可靠性。通过对不同类型的余度运行模式与双余度电机结构特性的比较,确定了系... 详细信息

电动静液压作动器(EHA)作为飞行器舵机集成一体化作动系统具有体积小、功率密度高的优点,EHA以双余度稀土永磁无刷直流伺服系统作为执行机构提高了舵机工作的可靠性。通过对不同类型的余度运行模式与双余度电机结构特性的比较,确定了系统的拓扑结构。详细分析了双余度电机电磁转矩纷争产生的原因与后果,提出了以位置交叉反馈与分段线性插值消除转矩纷争的方法。实验证明,该方法易于工程实现,能消除余度间转矩纷争现象。系统带宽5Hz,满足现代飞行器作动系统的要求,在未来功率电传的飞控系统中具有应用前景。

关键词：双余度电动静液压作动器永磁无刷直流电机伺服系统转矩纷争

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双余度永磁无刷直流电机设计与实验研究

西北工业大学学报 2012年第5期30卷 724-728页

作者：付朝阳刘景林金英汉西北工业大学自动化学院陕西西安710072

为了提高系统可靠性,将余度技术引入到永磁无刷直流电机设计中。设计了2种定子绕组方式,包括同槽嵌放和隔槽嵌放结构。建立了2种结构下的数学模型,对绕组电感进行了分析计算,推导了绕组自感和互感之间的关系。根据数学模型,设计了双余... 详细信息

为了提高系统可靠性,将余度技术引入到永磁无刷直流电机设计中。设计了2种定子绕组方式,包括同槽嵌放和隔槽嵌放结构。建立了2种结构下的数学模型,对绕组电感进行了分析计算,推导了绕组自感和互感之间的关系。根据数学模型,设计了双余度永磁无刷直流电机的具体结构参数,对转速和转矩进行了仿真。利用magtrol测试系统对双余度永磁无刷直流电机进行了实验,对比分析了2种结构不同工作模式下的机械特性曲线。实验结果表明:2种结构的双余度无刷直流电机在运行过程中,具有良好的动态特性,2套绕组同时工作时其转矩为1套绕组工作时的2倍;2套绕组并未对电机性能产生不良影响,但大大提高了系统可靠性。

关键词：双余度永磁无刷直流电机设计实验

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双余度高压无刷直流电机有限元分析

西北工业大学学报 2010年第1期28卷 37-41页

作者：付朝阳刘景林赵小鹏西北工业大学自动化学院陕西西安710072

针对多电飞机的快速发展,设计了基于270 V的双余度高压无刷直流电机。根据双余度高压无刷直流电机的结构特点,建立了双余度高压无刷直流电机的数学模型,推导了双余度工作时的转矩计算公式。建立了双余度高压无刷直流电机的电磁场模型,... 详细信息

针对多电飞机的快速发展,设计了基于270 V的双余度高压无刷直流电机。根据双余度高压无刷直流电机的结构特点,建立了双余度高压无刷直流电机的数学模型,推导了双余度工作时的转矩计算公式。建立了双余度高压无刷直流电机的电磁场模型,并利用magnet对其进行了电磁场仿真,对比分析了单绕组工作时与双余度工作时的反电势、转矩、转速等。并建立了双余度高压无刷直流电机的磁热耦合分析模型,对其双余度工作时的热场进行了仿真。仿真结果表明:双余度高压无刷直流电机在运行过程中,可以达到与单绕组工作时相同的动态特性,转矩为单绕组工作时的2倍,且大大提高了系统的可靠性。

关键词： 270V 双余度无刷直流电机磁热耦合

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双余度永磁无刷电机系统数学模型与特性分析

电机与控制学报 2013年第3期17卷 20-27页

作者：罗战强丁文杨新团梁得亮西安交通大学电气工程学院西安710049 中国航空工业集团公司庆安集团有限公司西安710077

双余度机电作动伺服系统作为多电及全电飞机伺服作动系统具有体积小、功率密度大优点,提高了飞机伺服系统工作的可靠性。而双余度永磁无刷电机作为此系统中实现电能到机械能转换的关键部件,直接影响系统的性能。通过研究双余度永磁无刷... 详细信息

双余度机电作动伺服系统作为多电及全电飞机伺服作动系统具有体积小、功率密度大优点,提高了飞机伺服系统工作的可靠性。而双余度永磁无刷电机作为此系统中实现电能到机械能转换的关键部件,直接影响系统的性能。通过研究双余度永磁无刷电机组成结构形式及脉宽调制逆变器的开关函数和系统的状态方程,分析双余度永磁无刷电机的互感耦合数学模型,建立双余度永磁无刷电机系统的数字仿真模型,此模型适用于处理该系统所组成的时变网络模型;在对系统特性进行分析的基础上完成了在Matlab环境下的系统仿真,对比分析了系统仿真与试验的波形。结果表明系统建模方法与实际运行结果相近,可以更好地分析余度电机的特性。

关键词：双余度永磁无刷电机脉宽调制状态方程仿真模型

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双余度永磁无刷直流电机电磁特性分析

西北工业大学学报 2015年第6期33卷 984-988页

作者：付朝阳刘景林西北工业大学自动化学院陕西西安710072

为了提高系统可靠性,将余度技术引入到永磁无刷直流电机设计中。设计了2种定子绕组方式,包括同轴线绕组冗余和不同轴线绕组冗余2种结构。建立了2种结构下的数学模型,对绕组电感进行了分析计算,推导了绕组自感和互感之间的关系。对同轴... 详细信息

为了提高系统可靠性,将余度技术引入到永磁无刷直流电机设计中。设计了2种定子绕组方式,包括同轴线绕组冗余和不同轴线绕组冗余2种结构。建立了2种结构下的数学模型,对绕组电感进行了分析计算,推导了绕组自感和互感之间的关系。对同轴线绕组冗余时和不同轴线绕组冗余时的磁势进行了分析,分析结果表明,同轴线绕组冗余时增磁磁势和去磁磁势相等,而不同轴线绕组冗余时去磁磁势大于增磁磁势。根据数学模型,设计了双余度永磁无刷直流电机的具体结构参数,对电机转速进行了仿真,仿真结果表明不同轴线绕组冗余时的电机转速高于同轴线绕组冗余时的电机转速,验证了理论分析结果。

关键词：双余度永磁无刷直流电机电感磁势分析

考虑发热限制的双余度无刷直流电机定子裂比优化方法

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电工技术学报 2015年第22期30卷 19-26页

作者：李全武窦满峰西北工业大学自动化学院西安710072

针对一种航空机电作动器用双余度无刷直流电机在外形尺寸及发热限制下的转矩提升问题,提出一种新型的双余度无刷直流电机定子裂比优化方法。该优化方法通过限定铜耗密度以限制电机整体发热,限定电流密度以限制绕组局部发热,以发热限制... 详细信息

针对一种航空机电作动器用双余度无刷直流电机在外形尺寸及发热限制下的转矩提升问题,提出一种新型的双余度无刷直流电机定子裂比优化方法。该优化方法通过限定铜耗密度以限制电机整体发热,限定电流密度以限制绕组局部发热,以发热限制为电磁转矩边界,针对单绕组工作冷备份与双绕组工作热备份两种备份方式,通过分析电磁转矩与定子裂比的关系,推导得出两种备份方式使电磁转矩最大的最优定子裂比表达式。利用有限元仿真对最优定子裂比解析值进行了验证,误差小于2%;依照本方法试制出样机,样机电磁转矩测试值与解析值相比误差为9.3%。仿真及测试结果表明,所提出的新型定子裂比优化方法可在双余度无刷直流电机外形尺寸一定、限制发热条件下,使转矩得到充分提升。

关键词：双余度无刷直流电机定子裂比发热限制