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混合励磁同步电动机调速性能分析

电机与控制学报 2019年第11期23卷 92-99页

作者：夏永洪蒋华胜仪轩杏黄劭刚张景明南昌大学信息工程学院

混合励磁同步电动机作为一种新型永磁电机,同时具备永磁同步电动机高功率密度和高效率的优点,以及电励磁同步电动机气隙磁场易于调节的特点。提出了一种混合磁极式的混合励磁同步电动机,推导了该混合励磁同步电动机的数学模型,得到了混... 详细信息

混合励磁同步电动机作为一种新型永磁电机,同时具备永磁同步电动机高功率密度和高效率的优点,以及电励磁同步电动机气隙磁场易于调节的特点。提出了一种混合磁极式的混合励磁同步电动机,推导了该混合励磁同步电动机的数学模型,得到了混合励磁同步电动机定子电流矢量轨迹,详细分析了其低速和高速弱磁运行性能。基于有限元法,计算了混合励磁同步电动机低速和高速运行时的定子磁链、功率因数,以及速度—转矩特性。结果表明:在低速运行时,混合励磁同步电动机保持了永磁同步电动机的高转矩和高功率因数;在高速弱磁运行时,混合励磁同步电动机通过调节定子电流和励磁电流,扩大了其弱磁范围以及提高了其带负载的能力。研制了永磁同步电动机和混合励磁同步电动机2台样机,对混合励磁同步电动机的调磁能力,以及2台电动机的低速性能和高速性能进行了测试,测试结果验证了理论分析的正确性。

关键词：混合励磁同步电动机永磁电机调速性能

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盘式永磁调速器在离心负载下的调速性能

机械工程学报 2019年第14期55卷 225-232页

作者：吴明马玉顺匡俊黄晓兵中船重工第702研究所上海200011 上海市东方海事工程技术有限公司上海200011

对盘式永磁调速器建立3D瞬态涡流场数值模型,研究永磁调速器在离心负载下的调速性能以及导体盘材料和厚度等因素对调速性能的影响机理。研究结果表明,永磁调速器驱动离心负载时,输出转速和力矩随着气隙非线性变化。在调速过程中,存在输... 详细信息

对盘式永磁调速器建立3D瞬态涡流场数值模型,研究永磁调速器在离心负载下的调速性能以及导体盘材料和厚度等因素对调速性能的影响机理。研究结果表明,永磁调速器驱动离心负载时,输出转速和力矩随着气隙非线性变化。在调速过程中,存在输出转速与力矩随气隙变化剧烈的区域,导致调速精度降低。将导体盘材料由铜改成铝可以使调速过程更加平稳。存在一个铜导体盘厚度值,对应输出转速和力矩随气隙变化最为剧烈,调速性能最差。对于调速精度要求高的场所,选取的铜导体盘厚度应当远离这个值,或者选用铝导体盘,以获得更好的调速性能。

关键词：永磁调速器离心负载调速性能

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智能增益修正改进电控柴油机调速性能的研究

船舶工程 2006年第3期28卷 82-84页

作者：宋恩哲姚崇孙军哈尔滨工程大学动力与核能工程学院哈尔滨150001

很好地兼顾动、稳态调速性能是柴油机调速系统设计的重要目标,在数字调速系统中,采用非线性变增益和动态增益修正法,可使柴油机在各种工况下均具有良好的调速性能指标.文章介绍了这两种方法的基本原理、实现方法和试验结果.

关键词：船舶电控柴油机非线性变增益智能增益修正调速性能

大功率胶带式无级变速器力学模型的建立和调速性能的研究

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机械传动 2013年第1期37卷 14-19页

作者：廖林清蔺朝莉谢明张君屈翔重庆理工大学汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室重庆400054 重庆电子工程职业学院重庆401331 重庆汽车学院重庆400054

对V型橡胶带传动进行了深入的力学分析和几何公式推导,在单轮模型和加压模型的基础上,建立了双轮加压模型,给出了速比、曲轴转速和负载转矩之间的关系。利用所建立的模型,结合胶带式无级变速器的结构参数和安装参数,绘制出了空载下和额... 详细信息

对V型橡胶带传动进行了深入的力学分析和几何公式推导,在单轮模型和加压模型的基础上,建立了双轮加压模型,给出了速比、曲轴转速和负载转矩之间的关系。利用所建立的模型,结合胶带式无级变速器的结构参数和安装参数,绘制出了空载下和额定负载下的胶带式无级变速器的调速曲面,进一步研究了空载下和额定负载下的胶带式无级变速器的调速性能。

关键词：无级变速器力学模型调速性能

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开关磁阻电机的工作原理和调速性能

起重运输机械 2005年第10期 19-21页

作者：李同华江苏大学

开关磁阻电机是上世纪80年代才发展起来的一种新型的机电一体化设备。文中介绍了其优良的特性和结构,如其简单坚固、低成本、高容错运行、低速高转矩、高能量密度和高温运行、调速范围宽、调速性能优异等,而且在整个调速范围内具有较高... 详细信息

开关磁阻电机是上世纪80年代才发展起来的一种新型的机电一体化设备。文中介绍了其优良的特性和结构,如其简单坚固、低成本、高容错运行、低速高转矩、高能量密度和高温运行、调速范围宽、调速性能优异等,而且在整个调速范围内具有较高的效率,系统可靠性高,是当前研究和开发的热点之一。

关键词：开关磁阻电机电流斩波控制起重机调速性能工作原理机电一体化设备高温运行调速范围高能量密度系统可靠性

磁体旋转型盘式磁力耦合器的电磁场特性及调速性能研究

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磁体旋转型盘式磁力耦合器的电磁场特性及调速性能研究

作者：吴俊江苏大学

学位级别：硕士

磁体旋转型盘式磁力耦合器是以电磁感应原理为基础的新型传动装置,具有节能、隔振、过载保护等优点。将控制单极磁体旋转与调节气隙厚度相结合,当对风机、泵类负载进行调速时,具有较大的调速范围。因此,对磁体旋转型盘式磁力耦合器的研... 详细信息

磁体旋转型盘式磁力耦合器是以电磁感应原理为基础的新型传动装置,具有节能、隔振、过载保护等优点。将控制单极磁体旋转与调节气隙厚度相结合,当对风机、泵类负载进行调速时,具有较大的调速范围。因此,对磁体旋转型盘式磁力耦合器的研究在工程上有很大的实用价值。本文主要从以下几个方面对磁体旋转型盘式磁力耦合器进行研究:（1）提出了运用引入感应磁场的矢量磁位法并结合多次谐波叠加的方法进行磁体旋转型盘式磁力耦合器的感应气隙磁场和电磁转矩的理论分析与数值计算。首先建立耦合器的分析模型,根据不同层的边界条件求解得到各层的矢量磁位,然后得到导体层的感应电流公式,接着将导体中的感应电流路径等效为与永磁体个数相等的椭圆线圈,根据毕奥萨伐尔定律,得到永磁磁场1、3、5次谐波下气隙中的感应磁场分布。最后将感应磁场与原磁场进行数值运算,得到瞬态气隙磁密,再结合三维修正系数得到电磁转矩公式。（2）对磁体旋转型盘式磁力耦合器的静态磁场、瞬态磁场和感应磁场的分布,以及静态磁通与瞬态磁通进行模拟分析。通过模拟得到不同气隙厚度不同单极磁体旋转角度下轴向与周向静态磁场三维分布,得到单极磁体旋转会对磁密波形产生影响,而改变气隙厚度只会影响磁密幅值的规律;通过分析轴向瞬态磁场分布,得到气隙厚度越小单极磁体旋转角度越小,轴向磁密幅值越大且呈非线性关系的规律;分析恒转矩负载工况下的磁密幅值,得到转矩越大幅值越大的规律;通过分析感应磁场分布,得到感应气隙磁场与原磁场存在相位差的规律;通过分析静态及瞬态下磁通量在不同气隙位置的分布,研究磁通量与磁体旋转角度及转差率的关系。（3）对磁体旋转型盘式磁力耦合器的调速性能进行模拟分析,获得三种调速方式在三种负载工况下的调速曲线。对耦合器接入恒转矩负载时的调速性能分析,提出等转矩线;对耦合器接入变转矩负载时的调速性能分析,得到变负载系数越大调速范围先增大后减小的规律;对耦合器接入恒功率负载时的调速性能分析,得到最大功率值的分布图;分析恒转矩负载及变转矩负载两种负载工况下的启动过程;分析不同单极磁体旋转角度、不同气隙厚度下的轴向力,得到转差率越大轴向力由引力向斥力转变的规律,并研究轴向力零点处气隙厚度、单极磁体旋转角度与转差率的关系。（4）搭建恒转矩负载试验平台,对盘式磁力耦合器的理论转矩进行试验验证。通过恒转矩负载试验平台测试磁力耦合器的传动性能及调速性能,得到转差率一定时气隙厚度与电磁转矩的关系以及耦合器的机械特性曲线,通过对比,发现测量结果与计算结果、模拟结果相吻合。

关键词：磁体旋转型盘式磁力耦合器感应电流等效模型电磁转矩表达式磁场分布不同负载工况调速性能轴向力

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带式输送机软起动装置的调速性能研究

煤矿机械 2008年第4期29卷 34-37页

作者：张东方宋兴元郑红满大同煤矿集团公司山西大同037000 煤炭科学研究总院上海分院上海200030

简要介绍目前带式输送机上常用的软起动装置:变频调速装置、调速型液力耦合器和差动液黏调速装置(CST),重点分析其调速性能,并根据现场使用经验,对3种软起动装置的调速性能进行比较,提出应针对各种带式输送机的特点、不同的使用环境,选... 详细信息

简要介绍目前带式输送机上常用的软起动装置:变频调速装置、调速型液力耦合器和差动液黏调速装置(CST),重点分析其调速性能,并根据现场使用经验,对3种软起动装置的调速性能进行比较,提出应针对各种带式输送机的特点、不同的使用环境,选用不同的软起动装置。

关键词：带式输送机软起动调速性能

调速型筒式异步磁力耦合器传动性能与调速性能研究

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调速型筒式异步磁力耦合器传动性能与调速性能研究

作者：吉城龙江苏大学

学位级别：硕士

调速型筒式异步磁力耦合器是基于电磁感应原理工作的一种新型传动装置,它不仅具有传统磁力耦合器诸如隔震、无接触传动、过载保护等优点,同时还可以根据实际工况调节内、外转子的啮合长度来达到调节输出转速的目的,当其驱动风机和泵类... 详细信息

调速型筒式异步磁力耦合器是基于电磁感应原理工作的一种新型传动装置,它不仅具有传统磁力耦合器诸如隔震、无接触传动、过载保护等优点,同时还可以根据实际工况调节内、外转子的啮合长度来达到调节输出转速的目的,当其驱动风机和泵类负载时,能起到很好的节能效果。因此,磁力耦合器正广泛地运用于机械传动领域的各种场合,具有极其重要的工程应用价值,所以对于调速型筒式异步磁力耦合器的理论研究也就具有十分重要的学术价值。本文对调速型筒式异步磁力耦合器进行了如下几个方面的研究:(1)对调速型筒式异步磁力耦合器的电磁转矩进行理论分析计算,针对双层实心结构,采用磁路模型进行磁阻结构分析,使用等效磁路法得到磁力耦合器的主磁阻、漏磁阻和磁动势,通过基尔霍夫电压与电流定律求得磁力耦合器静态下的气隙磁感应强度,并结合转矩计算公式与三维修正系数公式得到磁力耦合器的最终转矩公式。对磁力耦合器效率公式进行推导,得到其传动效率表达式,并获得效率与转差率之和为1的结论。(2)针对磁力耦合器在静态、瞬态下的整体磁感应强度和气隙磁感应强度进行研究,得出瞬态下的整体磁感应强度和气隙磁感应强度均大于静态下的整体磁感应强度和气隙磁感应强度;针对铜层的电流密度分布进行研究,同时得出影响磁力耦合器传动性能的轴向电流密度分布规律为电流密度的最大值在铜层中间位置,并沿轴向逐渐减小;模拟得到磁力耦合器电磁转矩与转差率的关系,随着转差率的增大,电磁转矩不断增大,并与计算值进行比较,结果两者具有较好的一致性;得出磁力耦合器运行效率与转差率的关系,随着转差率的增大,磁力耦合器的传动效率不断减小,且验证了效率与转差率之和为1的结论。(3)结合转矩公式与调速时的修正系数公式推导得到磁力耦合器在恒负载和变负载下的调速关系式,即啮合长度与转差率的关系或啮合长度与输出转速的关系,从而可以为调速的实际应用提供理论指导;对磁力耦合器在不同负载下的节能性进行理论和模拟分析,结果表明:恒转矩调速无法实现节能,而变负载调速具有较好的节能效果;运用Magnet软件对恒负载和变负载下磁力耦合器的调速性能和节能性进行模拟分析,得出恒负载调速时,输出转速随着输入转速的减小而减小,但转速差不变,而变负载调速时,输出转速与转速差均随着输入转速的减小而减小。(4)研制样机,搭建调速性能实验平台,测量得到调速型筒式异步磁力耦合器驱动恒转矩负载时不同输入转速和不同负载转矩下啮合长度与输出转速、转速差和转差率的关系;测量得到调速型筒式异步磁力耦合器驱动风机负载时,啮合长度与输出转速和转差率的关系;恒转矩调速和变转矩调速的实验结果与模拟值和理论计算值都具有较好的一致性。

关键词：调速型筒式异步磁力耦合器转矩公式调速关系式节能性传动性能调速性能有限元仿真

磁体旋转型鼠笼盘式磁力耦合器齿槽调制与调速性能研究

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磁体旋转型鼠笼盘式磁力耦合器齿槽调制与调速性能研究

作者：彭志卓江苏大学

学位级别：硕士

磁体旋转型磁力耦合器作为一种新型的可调速传动装置,具有气隙调速、单极磁体旋转调速及复合调速等多种调速方式,相比传统调速型磁力耦合器具有更大的调速范围,在风机、水泵等离心式负载上使用具有显著的节能效果。另外,该耦合器可实现... 详细信息

磁体旋转型磁力耦合器作为一种新型的可调速传动装置,具有气隙调速、单极磁体旋转调速及复合调速等多种调速方式,相比传统调速型磁力耦合器具有更大的调速范围,在风机、水泵等离心式负载上使用具有显著的节能效果。另外,该耦合器可实现无接触传动,在运行过程中不存在摩擦磨损和振动,维护成本低,可用于危险介质的输送,因此在化工、煤炭、水利、农业等领域都有着广泛的应用,具有很高的研究价值。本文针对一种磁体旋转型鼠笼盘式磁力耦合器从以下方面进行研究:（1）提出运用引入感应磁场的等效磁路模型推导磁体旋转型鼠笼盘式磁力耦合器在永磁体未旋转时磁通量和电磁转矩的理论公式,建立耦合器在不同负载下的调速模型。将感应电流产生的感应磁通视为漏磁支路引入到等效磁路模型中,利用安培环路定律计算出感应磁通密度的表达式,根据“磁路分割”思想来考虑导体转子中齿槽轭铁对磁场的调制作用,将耦合器的气隙主磁通划分为多条支路,再结合基尔霍夫定律得到磁路各部分磁通量和电磁转矩的表达式,进而根据各类负载的转矩特性建立相应的调速模型。（2）模拟分析磁体旋转型鼠笼盘式磁力耦合器的电磁场分布规律、齿槽轭铁的磁场调制作用及齿槽转矩特性。利用有限元软件建立耦合器的三维模型,模拟得到不同气隙厚度和不同单极磁体旋转角度下的静态磁场及瞬态磁场分布,分析不同气隙厚度和转速差下齿槽轭铁对磁场和感应电流的调制作用,获得齿槽轭铁的调制作用随气隙厚度的增大而减弱,随转速差的增大而增强的规律;对开槽结构引起的齿槽转矩进行模拟,分析不同工作参数和不同结构参数对齿槽转矩的影响,获得齿槽转矩幅值随气隙的增大而减小,随单极磁体旋转角度的增大先增大后减小,随开槽角度的增大先减小后增大,随开槽深度的增大无显著变化的规律,最后通过优化结构参数削弱齿槽转矩。（3）提出磁体旋转型鼠笼盘式磁力耦合器在不同工况下三种调速方式的调速范围,并对比分析三种调速方式的能耗情况。通过有限元模拟获得耦合器的机械特性曲线,并与负载转矩特性曲线联立,分析恒转矩、二次方率、恒功率三种负载工况下的调速性能,对比气隙调速、单极磁体旋转调速、复合调速三种调速方式在不同负载工况下的调速范围,得到三种调速方式的最大调速范围分别随负载转矩、转矩系数、功率的增大先增加后减小的规律,且恒转矩和恒功率负载下当负载转矩和功率达到一定值时不同调速方式对应的最大调速范围会发生重合,而二次方率负载下复合调速方式对应的最大调速范围始终大于其他两种调速方式;模拟分析三种调速方式的能耗情况,获得调速范围较大时气隙调速能耗最低,调速范围较小时旋转调速能耗最低,而调速范围适中时复合调速能耗最低的规律。（4）搭建测试平台测量鼠笼盘式磁力耦合器的传动性能和三种负载工况下的调速性能,获得耦合器在不同气隙厚度和不同转速差下的机械特性曲线以及三种负载工况下的调速曲线。将测量结果与解析结果、模拟结果进行对比,结果表明,在小气隙厚度和低转速差工况下,测量结果与解析结果、模拟结果良好吻合。

关键词：磁体旋转型鼠笼盘式磁力耦合器感应磁场电磁转矩齿槽调制负载工况调速性能能耗分析