例子-永磁直线同步电动机关键技术的研究
永磁直线同步电机的控制方法研究
永磁直线同步电机的控制方法研究第一章永磁直线同步电机的基本原理永磁直线同步电机是一种新型的电力驱动装置，其具有高效率、高功率密度、高性能等优点，因此，它在现代工业中得到了广泛应用。
所谓永磁直线同步电机，是一种基于磁场耦合实现运动的机器。
它由转子和定子两部分组成，其中，转子部分集成了永磁体和电枢，定子部分则包括绕组和电枢导线。
当电流通过定子绕组时，它会产生一个旋转磁场，同时，永磁体也会发出一个静态磁场，两者相互作用，就会产生旋转力矩，从而驱动转子旋转。
第二章永磁直线同步电机的控制方法永磁直线同步电机的控制方法主要分为两种，一种是基于PWM调制的矢量控制方法，另一种是基于反电动势（back electromotive force，简称EMF）的电流控制方法。
2.1 基于PWM调制的矢量控制方法这种控制方法是将电机运动学模型和电机电学模型相结合。
在运动学模型中，计算出电机的力矩、转矩、电流和角速度等物理量，然后在电学模型中，将计算出的物理量转化为电学量，然后通过调节PWM波形的占空比来控制电机的运动。
这种控制方法通常被称为矢量控制。
2.2 基于EMF的电流控制方法这种控制方法是基于反电动势的原理。
在永磁直线同步电机中，当电机转动时，会在定子绕组中产生一个反电动势，该反电动势可以被用来确定电机的转速和位置。
因此，在使用这种控制方法时，我们只需要通过调节电流大小，就可以实现对电机的精确控制。
这种控制方法通常被称为电流控制。
第三章永磁直线同步电机的应用领域永磁直线同步电机作为一种高效、高精度的驱动系统，在现代工业中得到了越来越广泛的应用。
其中，应用最广的领域就是机床制造、自动化装备、电力工业、航空航天和新能源汽车等领域。
3.1 机床制造在机床制造领域，永磁直线同步电机通常被用于高速切削和高精度加工，由于其具有高速、高转矩、低惯量和低噪声等特点，因此能够满足这些要求。
3.2 自动化装备在自动化装备领域，永磁直线同步电机能够用于运动控制和工作台控制。
永磁直线同步电动机直接推力控制系统研究_赵丽君
收稿日期:2003-07-08基金项目:辽宁省教育厅科技攻关项目(2004D049)作者简介:赵丽君(1980-),女,辽宁盘锦人,硕士生.文章编号:1000-1646(2005)03-0284-04永磁直线同步电动机直接推力控制系统研究赵丽君,崔皆凡,王成元(沈阳工业大学电气工程学院,沈阳110023)摘 要:分析了永磁同步电动机直接转矩控制原理,在此基础上建立永磁直线同步电动机的直接推力控制系统的数学模型,对系统的推力控制和磁链控制进行了理论研究.根据电磁推力及初级绕组磁链的实际值与各自参考值之差,选择合适的电压矢量,实现直线电机直接推力控制.针对整个控制系统中的一些关键环节的实现方法进行了详细介绍,从理论上对直线电机直接推力控制系统的可行性进行了研究.用MA T LAB/SIM U L IN K对整个直接推力控制系统进行仿真,验证所设计的控制系统的正确可行.关 键 词:永磁直线同步电动机;直接转距控制;直接推力控制;磁链;仿真中图分类号:T M359.4 文献标识码:AStudies on direct-thrust-control ofpermanent magnetic linear synchronous motorZHAO L-i jun,CU I Jie-fan,WANG Cheng-yuan(School of Electrical Engineer ing,Shenyang University of T echnology,Shenyang110023,China)Abstract:This paper presented a direct torque control principle for the permanent magnetic synchronous motor.M athematical model of the permanent magnetic linear synchronous motor was further described on the basis of the principle proposed here.The thrust control and flux linkage control were studied.In order to implement direct trust control,voltag e vectors were selected in the system according to the error betw een the true values and their reference of the trust and primary flux linkage.Moreover this paper introduced the realization of some key parts for the control system and analyses the feasibility of direct thrust control of the linear motor.Simulations w ith SIMULINK of MATLAB have been given to demonstrate validity of the control system.Key words:permanent magnetic linear synchronous motor;direct torque control;direct thrust control;flux linkage;simulation异步电动机直接转矩控制的基本思想是在维持定子磁链幅值恒定的前提下,通过调解定子磁链的旋转速度,进而调整滑差频率以控制转矩及转速.这种方法的特点是控制结构简单,动态响应好.它应用空间矢量分析,采用定子磁场定向,借助于离散的两点式调节(Bang-Bang控制)产生PWM信号,直接对逆变器开关状态进行控制.不需要将交流电机与直流电机作比较,等效及转化,省掉了坐标变换和复杂的计算[1].基于直接转矩控制的优点,建立直线电机直接推力控制的数学模型,直接控制电机的推力,并且对初级绕组磁链的估计仅涉及到初级绕组,减弱了对电机参数的依赖性,这种方法控制简单,推力响应快,动态性能好.现在,对直线电机的直接推力控制领域研究比较少.本文在旋转电动机直接转矩控制理论基第27卷第3期2005年6月沈 阳 工 业 大 学 学 报Journal of Shenyang University of TechnologyVol 27No 3Jun.2005础上对永磁直线同步电动机(PMSLM)直接推力控制系统进行了理论研究与探讨,详细阐述了其数学模型及关键环节的实现方法,从理论上分析了其可行性.并对整个直接推力控制系统进行仿真,验证所设计的控制系统的可行性.1 系统数学模型1 1 机械运动方程F e=m d vd t+Bv+F f(1)式中:F e 电磁推力;F f 负载阻力;m 电机初级质量;B 粘滞摩擦系数.1 2 d-q轴电压-电流方程u d=r d i d+p d- r q(2)u q=r d i d+p d+ r q(3)q=L q i q(4)d=L d i d+ f(5)f=L m d i f(6)r= v/ (7)式中:u d、u q 初级绕组d轴、q轴电压;i d、i q 初级绕组d轴、q轴电流;d、 q 由初级绕组d轴、q轴电流产生的d轴、q轴磁链;r d、r q 初级绕组d轴、q轴电阻;L d、L q 初级绕组d轴、q轴电感;f 永磁体有效磁链;极距;v 初级线速度.1 3 电磁推力表达式由推力方程F e=32 pf i q+(L d-L q)i d iq(8)在 - 坐标系上的表达式为F e=34 p1L d L q| s|[2 f L q sin +(L d-L q)sin2 ]其中当L d=L q时,表达式变为F e=32 L qp| s| f sin (9)式中: s 初级绕组磁链;初级绕组磁链与次级绕组磁链之间的夹角.2 直接推力控制的基本原理2 1 逆变器的电压状态用于直线电动机直接推力控制的逆变器如图1所示,由三组、六个开关(S a、 S a、S b、 S b、 S b、S c、 S c)组成,实现了八种电压矢量状态:U0(000)、U1(100)、U2(110)、U3(010)、U4(011)、U5(001)、U6(101)、U7(111),其中六种为非零矢量(U1、U2、 U6),两种为零矢量(U0、U7).逆变器的开关状态如表1所示[2].表1 逆变器的开关状态Table1 Inverter on/off state状态工作状态123456零状态78开关组S a00111001S b10001101S c11100001图1 逆变器系统F ig.1 Inverter system2 2 永磁直线同步电动机直接推力控制原理在 - 坐标系上初级绕组磁链的空间矢量如下所示s(t)= (u1(t)-i1(t)R1)d t(10)忽略初级绕组电阻压降的影响,则有式s(t)= u1(t)d t(11)从式(11)中可知,只要对初级绕组电压矢量进行适当的切换,就可以控制磁链 s的大小,使之保持一定,如图2所示.图2 初级绕组磁链向量控制F ig.2 V ector Contro l of primary winding flux linkage285第3期赵丽君等:永磁直线同步电动机直接推力控制系统研究图中初级绕组磁链被分成了六个区,即 = 1, =2, =3, =4, =5, =6.当初级绕组磁链走到某一区时(以 =2为例,如图2所示),初级绕组电压(对应U3(010))状态)的积分使得初级绕组磁链沿着初级绕组电压方向不断增加,则当初级绕组磁链幅值增加到| s|+ | s|/2时对初级绕组电压进行切换(如切换到U4(011)状态),则使得初级绕组电压的方向改变,即磁链方向改变,初级绕组磁链的幅值开始减小,当初级绕组磁链减小到| s|- | s|/2时,则再次对初级绕组电压进行切换,并切换到U3(010),初级绕组磁链又开始沿着初级绕组电压U3(010)的方向增加.这样通过改变初级绕组电压来实现对初级绕组磁链的控制[3].由于这种方法可将初级绕组磁链控制在某一固定值范围内,因此在这种条件下,就可以得到快速的推力响应.由于在实际运行中,要保持次级绕组磁链的幅值为额定值,而初级绕组磁链幅值由负载决定.因此,要改变电机的推力,可以通过改变磁链角来实现.在直接推力控制技术中,其基本控制方法就是通过电压空间矢量U来控制初级绕组磁链的旋转速度,从而改变磁链角的大小,以达到控制电机推力的目的.在一定条件下,保持初级绕组磁链为一恒定值,电机的电磁推力随着初级绕组磁链和次级绕组磁链夹角的变化而变化[4,5].因此改变这个夹角就可以得到快速的推力响应.3 直接推力控制系统及仿真3 1 直接推力控制系统框图及控制过程图3是直接推力控制系统框图,输入是电磁推力的参考值F*e和初级绕组磁链的参考值 *s,通过参考值与实际值相比较,将比较的结果送给推力滞环控制器和磁链滞环控制器,推力滞环控制器的输出 及磁链滞环控制器的输出 送给开关表,其中:当 =1时,控制初级绕组磁链正转;当 =-1时,控制初级绕组磁链反转.当 达到-| s|/2时, =0;当 达到| s|/2时, =1.将磁链控制和推力控制相结合,可以控制开关表.如表2所示.两个滞环控制器的输出值及初级绕组磁链的位置 决定开关表中的最优电压矢量.通过永磁直线同步电动机的模型及坐标变换关系得到电机推力反馈值及磁链实际值.直接推力控制的基本原理是根据电磁推力及初级绕组磁链实际值分别与其参考值相比较,选择电压矢量,通过控制初级绕组磁链直接控制电机推力[6].图3 直接推力控制系统框图F ig.3 T hrust control system表2 初级绕组电压向量开关表Table2 Primary winding voltage vector switche123456 01(110)(010)(011)(001)(101)(100) 00(111)(000)(111)(000)(111)(000) 0-1(101)(100)(110)(010)(011)(001) 11(010)(011)(001)(101)(100)(110) 10(000)(111)(000)(111)(000)(111) 1-1(001)(101)(100)(110)(010)(011) 3 2 系统仿真为了验证图3所示的直接推力控制系统的性能,采用了MAT LAB作为仿真环境,对系统进行仿真研究.在本仿真中采用的永磁直线同步电动机参数为:初级绕组质量标称值m n=25kg,粘滞摩擦系数标称值B n=8N s/m,推力系数K f=25N/A,永磁体磁链标称值 f=0 286Wb,极距 =36 mm,初级绕组电枢电阻R=1 2 ,初级绕组电枢d、q轴电感L d=L q=18 74mH.其仿真结果见图4,仿真中推力滞环为[-5,5],磁链滞环为[-0.01,0.01].其中图4a为系统在突加推力给定80N时的电机推力响应曲线,图4b为初级绕组磁链响应曲线,图4c为推力给定在t=0 316s 时由80N突变至40N,然后t=0 346s时又由40N突变至80N的电机推力响应曲线,图4d为初级绕组磁链运动轨迹.286 沈 阳 工 业 大 学 学 报第27卷图4 直接推力控制仿真结果F ig.4 T he simulatio n of dir ect trust controla 系统推力响应b 系统磁链响应c 系统给定突变时推力响应d 系统磁链轨迹4 结束语本文对永磁同步电动机的直接转距控制进行了分析,建立永磁直线同步电动机直接推力控制系统的数学建模,研究了控制系统中的一些关键环节.利用M ATLAB/SIM ULINK建立了控制系统的仿真,仿真结果表明控制系统具有较好的静、动态性能和实用性.由于直线电机与旋转电机的特点不同,所以将直接转矩控制理论应用于直线电机有待于进一步深入的探讨与研究.参考文献:[1]郭庆鼎,王成元,周美文,等.直线交流伺服系统的精密控制技术[M].北京:机械工业出版社,2000.(Guo Q D,W ang C Y,Zhou M W,et al.Pr ecision-contro-l technoledge of AC servo system[M].Beijing: China M achine Press,2000.)[2]李夙.异步电动机直接转矩控制[M].北京:机械工业出版社,2000.(L i S.Asynchr onous motor dir ect tor que contr ol[M].Beijing:China M achine Press,2000.)[3]U we B,M anfr ed D,Georg G.Direct self co ntrol ofinduction machine[J].I EEE T rans.on Power Electronics,1988,3(4):420-429.[4]K azmierkowski M P,Kasprowicz A B.Improved directtor que and flux vector contr ol of PWM inv er ter-fed induction motor drives[J].IEEE T rans on IE,1995,42(4):340-350.[5]Zhong L,Rahman M F,Hu W Y,et al.A nalysis ofdirect to rque control in per manent magnet synchronous motor dr ives[J].IEEE T rans.on Pow er Electronics, 1997,12(3):528-536.(下转第316页)287第3期赵丽君等:永磁直线同步电动机直接推力控制系统研究(Y an 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高效自启动永磁同步电动机核心技术研究
高效自启动永磁同步电动机核心技术研究1、永磁同步电动机关键制造工艺的研究永磁同步电动机关键工艺的研究主要包括永磁体装配以及永磁电机总装配工艺的研究。
1）永磁体装配工艺的研究由于高性能钕铁硼稀土材料的应用，永磁电机的转子加工精度要求较高，永磁电机转子上的永磁体槽与永磁体之间留有的间隙较小，一般在0.2~0.4mm范围，而目前永磁电机铁心叠压工艺大多采用铁心冲片的轴孔键槽定位方式已不能满足加工要求。
利用轴孔键槽定位，其定位方式精度低，转子铁心永磁体槽的整齐度得不到保证，叠压质量不能满足精度要求。
通常的解决措施是，利用人工对永磁体槽进行磨挫，增加永磁体槽的周边气隙，使永磁体能够顺利装入永磁电机转子内，这种工艺浪费了大量的时间和人力，延长了电机的生产周期和增加了电机的加工成本，而且容易造成由于电机永磁体槽在磁化方向气隙的增大而引起永磁电机运行性能恶化的结果。
1 假轴2大头螺母3转子挡板4转子铁心5双头螺栓6螺母7转子槽8永磁体槽图27.转子铁心叠压示意图而采用假永磁体定位的叠压工艺，在转子铁心完成铸铝后拆卸假永磁体的时机不易掌握，铸铝转子的一次合格率较低，加工效率低下。
新的加工工艺是综合了两种加工工艺的优点而形成的、创新的叠压工艺（如图27），采用冲片键槽及固定转子端板的双头螺栓进行定位，有效地解决了转子铁心叠压不齐的问题，而且在永磁体装配前，增加了清槽工艺过程，使转子上的永磁体槽的尺寸公差完全能能够满足永磁体装配的要求。
2）永磁电机总装配工艺的研究由于装入磁性较强的钕铁硼永磁材料，给永磁电机的装配工艺带来了很大的困难。
在转子刚接近定子时，由于永磁体的磁（极）性作用，定、转子就会紧紧地吸在一起，造成转子不能顺利装入定子，电机的功率越大，两者作用力就越大。
在无专用设备的过程中，如果装配时处理不当，不但两者会被强烈地吸引在一起而无法分开，影响了装配工作；甚至在强行分开的过程中损坏定、转子，更有甚者在实际装配过程中出现碰伤手指而致残的人身伤亡事故。
永磁直线同步电机控制技术综述
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ａ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｖｅ￣ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｎｅｒｇｙ ｔｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ． Ｉｔ ｉｓ ｗｅｌｌ ｐｏｐｕｌａｒ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ（；ｒａｆｔｓ，ｃｏｎ— ｔｒｏｌｌｉｎｇ ｍｅａｎｓ ａｎｄ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｄｉｒｅｃｔ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ． Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
着 一定 局 限性 。本 文 根据 永磁 直 线 同步 电机 控 制 特 点 ，分 析 了永 磁 直 线 同步 电机 特 点 及 工作 原 理 ，结 合 围 内外 的相关 文献 ，综 述 了新 型 的永 磁 直 线 同 步 电机控 制技 术 发 展 概 况 ，介 绍 了每 种控 制技 术 ，阐 述 了它们 的优 缺点 。
１ 直 线 电机 特 点 及 工 作 原 理
（１）直线 电机 特点 直 线 电机 不 仅 广 泛 应 用 于 工 业 、交 通 运 输 业 、 军 事装 备业 ，而且 也逐 渐 进 入 到人 们 的 日常 生 活 及 其 它各 种直 线 运 动 的场 合 中 ，与传 统 的驱 动 装 置 相 比，直 线 电机驱 动装 置 具 有 以下 优 点 ：由直 线 电机 驱 动 的传动 装 置 ，不 需要 任 何转 换 装 置 而 直 接 产 生 推力 ，使其 结 构 简 单 ；由于 无 中 间传 动 环 节 ，使 运 动 噪声 大大 下 降 ；由于 取 消 了机 械 传 动 机 构 ，消 除 了反 向问 隙 ，动 态 响应 快 、定位 精 度 高 ；传 动 刚 度 高 、运 行平稳 。通常 设计 成 均 布对 称 ，使 其 运 动 推 力平稳 ；由 于无 离心 力 作 用 ，直线 速 度 可 以 不受
永磁同步电机及其控制技术研究
永磁同步电机及其控制技术研究永磁同步电机(PMSM)是一种高效、高功率因数、高转矩密度、低噪声和低振动的电动机类型。
因此，它已经逐渐成为了现代工业、机械和交通运输领域中最重要的动力源泉之一。
在过去的几年里，永磁同步电机和控制技术已经成为了电力电子、控制和认知工程等领域的研究重点。
在这篇文章中，我们将探讨永磁同步电机及其控制技术的最新研究进展。
1. 永磁同步电机原理永磁同步电机与传统的感应电机不同，它利用了永磁体产生的恒定磁场来实现电动机的转子转动。
因此，永磁同步电机没有发电机拖动、鼠笼绕组损耗、磁噪音等传统感应电机的一些问题。
总之，永磁同步电机具有更高的效率、较低的损耗和更广泛的应用前景等优势。
2. 永磁同步电机控制技术的研究从技术角度来看，永磁同步电机的控制技术是实现最佳转速和最佳效率的关键。
为实现高效率、高性能电机控制，通常使用矢量控制或直接转矩控制技术。
2.1 矢量控制技术矢量控制技术是一种复杂、高精度且可靠的永磁同步电机控制技术。
它需要传感器反馈控制系统以实现行进过程中的最佳电力。
通过这种技术，永磁同步电机可以精确地掌控转速、转矩、功率因数和电能质量，从而实现闭环控制。
2.2 直接转矩控制技术直接转矩控制技术是永磁同步电机的一种时变控制技术。
它可以实现电机的高速、高效、低噪音和低振动。
该技术通过对永磁同步电机的转子流量式的估算，然后在电机的转子流量式上进行磁链方向控制，以控制电机的直接转矩。
此外，直接转矩控制技术还利用反演机制来提高控制性能及功率因数。
3. 应用现状和前沿永磁同步电机广泛应用于电动车、空调、马达等各大领域。
因此，永磁同步电机控制技术的研究也一直处于热点领域。
例如，在电动车领域，针对电机和整车系统开展的多层次控制技术研究已经取得了很好的成果。
其次，永磁同步电机的高效率和高性能已经成为新型超级电容、储能系统的最佳配合对象。
另外，为了进一步提高永磁同步电机的效率和可靠性，未来的研究趋势将会着重于以下几个方向：一是控制策略的研究，主要包括能量管理和扰动控制;二是电机设计和制造技术的研究，主要包括永磁体材料、磁场分析和交变电动机质量;三是永磁同步电机最佳化操作系统的研究，主要包括电机特性、电机特性变化、驱动器特性和电机性能的统一控制等。
永磁直线同步电动机关键技术的研究的开题报告
永磁直线同步电动机关键技术的研究的开题报告1. 研究背景与意义随着现代工业技术的不断发展，永磁直线同步电动机越来越受到关注。
与传统电动机相比，永磁直线同步电动机具有优异的输出特性、高效率、高功率密度、无需传统稳态励磁等优点。
这使得其在工业、航空、交通等领域中有着广泛的应用前景。
但是，由于结构复杂、技术难度大等因素影响，永磁直线同步电动机的应用仍存在一些问题，如振动、噪音、热、电磁兼容性等方面的问题。
因此，对永磁直线同步电动机的关键技术进行研究，可以提高其性能水平，推动其应用领域的拓展，具有重要的理论和实践意义。
2. 研究内容本研究旨在探索永磁直线同步电动机关键技术，具体研究内容包括以下几个方面：(1) 永磁材料的优选和应用。
选择合适的永磁材料可以提高永磁直线同步电动机的效率和性能，因此本研究将对永磁材料的选择标准和实际应用进行分析与研究。
(2) 设计优化和仿真分析。
针对永磁直线同步电动机的设计优化，本研究将利用有限元仿真软件对其进行仿真分析，以求得最佳的设计方案。
(3) 控制算法的研究与优化。
电机控制算法是保证电机运行的关键因素，因此本研究将重点研究永磁直线同步电动机的控制算法，探索如何优化其控制性能。
3. 研究方法本研究将采用以下研究方法：(1) 理论分析法：对永磁直线同步电动机的结构和工作原理进行理论分析，并建立相应的模型和数学模型。
(2) 仿真分析法：利用有限元仿真软件对永磁直线同步电动机进行仿真分析，以验证理论分析的结果，并探索优化方案。
(3) 实验研究法：通过设计实验装置对永磁直线同步电动机进行实验研究，验证理论分析和仿真分析的结果。
4. 预期成果(1) 对永磁直线同步电动机的关键技术进行探索和研究，提出一系列创新性的解决方案，以优化电机的性能和效率。
(2) 建立永磁直线同步电动机的理论模型和数学模型，掌握其关键特性和基本原理。
(3) 提出一套完整的永磁直线同步电动机设计和优化方案，为相关领域的研究和应用提供参考。
永磁同步电动机设计关键技术与方法解析
序运作1）。
图1BLDCM的工作原理图示见图1，当转子按照顺时针方向旋转至图（a）所示位置时，转子位置传感器传输出的信号历经控制电路转换处理后对逆变器起到驱动作用，T1、T6导通，实质上就是A、B两相绕组均有电流通过，电流经由电源正极流出，途经T1流进A相绕组，而后经B相绕组流出，过T6返回至电源负极。
在以上过程中定转子磁场相互作用，驱动电机转子按照顺时针方向转动。
图2基于效率优化控制的电动汽车用永磁同步电机系统展电路等构成。
驱动部分：作用主要是驱动、调控BLDCM的驱动MOTOROLA公司制造的专用型集成控制MC33035芯片是该部分的核心，其能接收由霍尔位置传感器反馈出并做适度处理，进而判断BLDCM转子所处方位的准确与否，能为控制系统运作提供驱动输入的时进而精确操控功率管的启、闭动作，还能接收DSP主控电路传递出的控制信号，有针对性的加以处理，进而达BLDCM运转速度、方向及启停[5]。
本控制系统规划设计时采用了由IR公司制造的IR2130功率驱动系统，其作用以驱动功率逆变器为主，MC33035芯片在处理方位信号以后获得的换相信号传送至IR2130电路，驱使三相桥式功率逆变电路运作过程。
检测部分：其作用主要是动态检测BLDCM的定子电流以及转子方位与转速。
衔接于三相桥式功率逆变电路不仅能读获BLDCM的运转状态信息，也能通过传送指令或控制按钮等传导启动、停止、运转方向调整等信号，准确整改BLDCM的运转状态[6]。
②下位机：上位机为达成和下位机效通信，需要经数据传输线把转速预设值、信号等传输给DSP控制器，控制器在捕获电机的状态信息后，将其反馈给上位机。
基于模块化的程序思想设计下位机软件，而后基于控制系统的功能需求，细化为数个功能模块，不同功能模块运转状态相互独立，互不干扰，将各自持有的功能发挥到最大化下位机DSP程序模块主要包括原始化、测、模糊PID控制算法及主程序等。
4结束语永磁同步电动机设计阶段可供选择的关键技术与研究方法较多，本文采用专用型集成控制芯片。
「全面」永磁同步电机的原理、优势及其应用案例，这份干货请收好
「全面」永磁同步电机的原理、优势及其应用案例，这份干货请收好目前我国电动机保有量大、消耗电能大、设备老化且效率较低，已完全进入了更新换代的时期，而永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、效率高、功率因数高、起动力矩大、力能指标好、温升低等特点。
永磁同步电机基本原理＊电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。
＊在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可有两种方法：一种是在电机绕组内通入电流来产生磁场，如普通的直流电机、同步电机和异步电机等；另一种是由永磁体来产生磁场，即永磁同步电机。
＊从基本原理来讲：永磁同步电机与传统电励磁同步电机是一样的，其唯一区别在于，传统的电励磁同步电机是通过在励磁绕组中通入电流来产生磁场的，而永磁同步电机是通过永磁体来建立磁场的。
由此，引起了两者分析方法上的差异。
永磁同步电机的优势1、效率高、更加省电a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免了通过励磁电流来产生磁场导致的励磁损耗（铜耗）；b、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机来说，它在轻载时效率值要高很多，所以这是永磁同步电机在节能方面，相比异步电机最大的一个优势。
通常电机在驱动负载时，很少情况是在满功率运行，这是因为：一方面用户在电机选型时，一般是依据负载的极限工况来确定电机功率，而极限工况出现的机会是很少的，同时，为防止在异常工况时烧损电机，用户也会进一步给电机的功率留裕量；另一方面，设计者在设计电机时，为保证电机的可靠性，通常会在用户要求的功率基础上，进一步留一定的功率裕量，这样导致在实际运行的电机90%以上是工作在额定功率的70%以下，特别是在驱动风机或泵类负载，这样就导致电机通常工作在轻载区。
对异步电机来讲，其在轻载时效率很低，而永磁同步电机在轻载区仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。
c、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机而言其电机电流更小，相应地电机的定子铜耗更小，效率也更高。
永磁同步电动机设计关键技术
永磁同步电动机设计关键技术摘要：与传统的电励磁电机相比，永磁同步电动机结构更加简单、运行可靠性更强、机体的尺寸体积更小、产品质量更轻、损耗小、机械效率更高。
同时，电机的形状和尺寸也可以灵活多变，适应于各种安装场所。
因此，永磁同步电动机凭借上述性能优势，作为近十几年内的新型电机已经在电梯驱动领域得到了广泛应用。
关键词：永磁同步电动机;恒压比;矢量控制1永磁同步电动机控制方法简述永磁同步电动机控制方法主要采用变频调速方法。
电动机的变频调速系统主要控制形式分为开环控制和闭环控制。
比较2种控制方式，因永磁同步电动机在开环控制方式下无法将电机转子位置信号和电机运行的实际速度信号作为实时反馈信号，易出现电机运行失步和突然停车等问题，从而造成永磁同步电动机退磁故障，所以开环控制的变频调速系统并不适用于永磁同步电动机。
为精确得到电机的转子位置信息和电机运行速度信息，实现永磁同步电动机的闭环控制，目前主要采用的方法是在电机的转轴上安装高精度的传感器。
其中，电梯行业常见的传感器主要为光电编码器来检测电机的转子位置信息和电机转速。
DTC控制方法是继矢量控制方法之后发展起来的又一种高动态性能的交流电动机变压变频调速方法。
永磁同步电动机的DTC控制方法是基于异步电动机DCT控制基础之上，逐步推广到弱磁控制和同步电动机控制中的。
直接转矩控制与矢量控制技术相比，不需要旋转坐标系变换，也不需要对定子电流的磁场分量和转矩分量进行闭环控制，同时也不需要脉宽调制单元，但该控制技术稳态转矩脉动较大，暂时不适用于电梯转矩平稳度要求较高的电梯主机控制领域，但若突破这一难题后，DTC控制技术将是电梯领域永磁同步主机控制技术的未来发展方向。
2永磁同步电动机矢量控制方法基于上述对永磁同步电动机控制方法的简述，本文对常用的矢量控制方法进一步研究。
目前，永磁同步电动机矢量控制系统主要采用的控制系统结构利用转速外环中的速度自动调节器(ASR)提供iq需要的指令值，同时根据电动机的弱磁程度提供id需要的指令值。
同步磁阻电机关键技术分析与研究
同步磁阻电机关键技术分析与研究摘要：近年来，由于稀土永磁材料价格波动较大，且资源有限，稀土永磁材料的持续供应也成为了一个突出问题。
为此研究和开发少稀土、非稀土永磁、无永磁电机成为学术界和工业界的热点。
同步磁阻电机（SynRM）在使用过程中具有效率高、成本低、结构简单、功率密度较高等优点，但从实际使用情况来看，其功率因数较低，转矩脉动较大，而其转子结构参数设计对同步磁阻电机的性能发挥有着十分重要的影响。
为此，本文在阐述同步磁阻电机原理、转子结构关键参数选取的基础上，就同步磁阻电机性能优化问题进行分析研究。
关键词：基本原理、转子结构参数、性能分析0引言同步磁阻电机作为一种高性能电机，电机因直交轴磁阻存在差异而产生磁阻性质的驱动转矩。
由于同步磁阻电机转子结构和磁路比较复杂，其性能深受转子结构的影响，因同步磁阻电机只依靠磁阻转矩驱动，导致电机定子电流中励磁分量较大，使电机功率因数偏低、输出转矩偏小。
为此本文结合实际，通过设计合理的转子结构以提高电机功率因数和输出转矩，从而优化同步磁阻电机性能。
1同步磁阻电机的基本原理1.1 结构特点同步磁阻电机采用正弦供电。
其定子结构与传统的异步电机定子相同，转子结构较为特殊，只有硅钢片，不含有永磁体或者励磁绕组。
1.2运行原理同步磁阻电机在运行时遵循磁阻最小的原理进行，即磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合。
由于同步磁阻电机转子结构的特殊性，凸极性较大，导致不同的气隙位置对应的磁阻不同，而磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合，因此会产生磁阻转矩驱动电机转子转动。
2同步磁阻电机转子结构参数对电机性能的影响本文研究的同步磁阻电机性能仅从转子结构进行，不考虑定子。
为提高同步磁阻电机的输出转矩和功率因数，本文通过有限元分析转子结构参数对电机性能的影响。
下面以100L2-4电机为例进行分析，主要参数如表1所示。
表1 同步磁阻电机主要参数2.1不同气隙对电机性能的影响同步磁阻电机作为一种单边励磁电机，工作气隙的大小对电机磁路的磁阻影响较大，而同步磁阻电机转矩的产生又与磁路磁阻息息相关，因此气隙长度的设计是转子磁路设计的基础，是决定电机性能的基本参数。
高档数控机床中永磁直线同步电机驱动系统关键技术分析
务Ｉ
泛 。下 面 仅 对永 磁 直 线 同步 电机 在 高档 数 控 机 床 上 的应用技 术进行分 析 。
訇 似
损 ，线 圈会 发 热 ，其 温 度 将 会超 过 １ ０Ｃ ０ ￣ ，永磁
直 线 同步 电 机 本 身 由于 结 构 简单 ，其 散热 效 果 还 是 比较 好 的 。但 是 当 电机 应用 于 数 控 机 床时 ，通
一
般 由 专 用 逆 变 器 供 电 ，通 过 Ｐ Ｍ 调 制 ， 采 用 Ｗ
系列 不利 因素 ，包 括 ： 刚度 与 长 度 的限 制 、摩
Ｐ Ｄ调 节控 制 及ＤＳ 等 控制 方式 。两 种型 式 各有 优 Ｉ Ｐ 劣 。从 总体 性 能 上 ，永磁 式 直 线 同步 电动 机 具 有
较 大优 势 ，但 从 价 格和 防磁 、防 尘 角度 看 ，则感 应式直 线异 步 电动 机具 有它 的优势 。 永 磁 直 线 同步 电机 兼 有直 线 电机 和 永磁 电机 的双 重 特 点 ，具 有推 力 大 、 响 应速 度 快 、体 积 小
的情 况下 更好地安 装该水 平进给 平 台。
上 的 电流， 反过来 电流 的增 大又会 使温 度升高 ， 从而
形 成恶性 循环 。所 以在高档数 控机床 上应用 直线 电 机 驱动技 术 ，解 决好其散 热 问题 是至关重 要的 。
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２２ 电机 发热 问题 ．
的 分 力抵 消 为 零 ，垂 直 方 向的 分 力抵 消 了工 作 台 的 部分 重 力 ，减 小 了滑 块和 直 线 导轨 之 间的 摩 擦 力 。定 子 连 接 块 、动 子 连接 块 横 截 面 的梯 形 设 计 可 以 在数 控 机 床 的床 身 、立 柱 等 基 础部 件 不 改 变
垂直运动的永磁直线同步电动机的应用研究
2007年第22卷第1期 电 力 学 报 Vol.22No.12007 (总第78期) J OURNAL OF EL ECTRIC POWER (Sum.78)文章编号: 1005-6548(2007)01-0020-04垂直运动的永磁直线同步电动机的应用研究Ξ吴晓霞, 王淑红(太原理工大学电力学院,山西太原 030024)A Study of Permanent Magnet Linear Synchronous Motor For V ertical MovementWU Xiao2xia, WAN G Shu2hong(Department of Electricity,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)摘 要: 永磁直线同步电动机驱动的垂直运输系统将会广泛地应用于高层建筑电梯和矿井提升系统,本文介绍了垂直运动永磁同步直线电动机的原理、结构、特点及其垂直运输系统存在的一些问题并指出今后应着重研究的内容和发展前景。
关键词: 永磁直线同步电动机;垂直运输;直线电机;永磁同步电动机中图分类号: TM351;TM359.4 文献标识码: A Abstract: Permanent magnet linear synchronous motor for vertical transportation system has been widely used in the field of lifts for tall buildings and elevator system for pits.This paper introduces the principle、the structure、the character of the PML SM and the problems of the vertical movement system and indicates what should be researched in future.K ey Words: permanent magnet linear synchronous motor;vertical movement;linear motor;permanent synchronous motor随着永磁材料性能的提高,特别是钕铁硼(Nd2 FeB)永磁材料的出现,给高效率、高可靠性、动态性能好、定位精度高的永磁直线同步电动机(简称PML SM)的广泛应用创造了条件。
《永磁同步电机传动系统的先进控制策略及应用研究》范文
《永磁同步电机传动系统的先进控制策略及应用研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，对电机传动系统的性能要求越来越高。
永磁同步电机（PMSM）以其高效率、高功率密度和良好的调速性能，在工业、交通、能源等领域得到了广泛应用。
然而，为了进一步提高PMSM传动系统的性能，研究先进的控制策略显得尤为重要。
本文将重点探讨永磁同步电机传动系统的先进控制策略及其应用研究。
二、永磁同步电机的基本原理与特性永磁同步电机是一种基于永磁体产生磁场的电机，其转子的磁场与定子电流产生的磁场相互作用，实现电机的转动。
PMSM 具有高效率、高功率密度、低噪音、低振动等优点，是现代传动系统的重要选择。
三、传统控制策略的局限性传统的永磁同步电机控制策略主要包括矢量控制和直接转矩控制等。
虽然这些策略能够满足一定的性能要求，但在高精度、高动态性能的应用场合，仍存在一些问题，如参数敏感性、鲁棒性差等。
因此，研究先进的控制策略具有重要意义。
四、先进控制策略的研究针对传统控制策略的局限性，学者们提出了许多先进的控制策略，如无传感器控制、模型预测控制、自适应控制等。
1. 无传感器控制：无传感器控制通过估计电机的转速和位置，消除了机械传感器的使用，提高了系统的可靠性和成本效益。
2. 模型预测控制：模型预测控制基于电机的数学模型，通过优化算法预测未来的行为，实现电机的最优控制。
3. 自适应控制：自适应控制能够根据电机的运行状态自动调整控制参数，提高系统的鲁棒性和动态性能。
五、先进控制策略的应用研究（一）高精度应用场合在需要高精度的应用场合，如数控机床、精密加工设备等，采用模型预测控制和自适应控制等策略，能够实现对电机的高精度控制，提高设备的加工精度和稳定性。
（二）新能源领域的应用在新能源领域，如风力发电、电动汽车等，永磁同步电机传动系统具有重要应用。
采用无传感器控制和自适应控制等策略，能够提高系统的可靠性和效率，降低维护成本。
（三）其他领域的应用此外，永磁同步电机传动系统的先进控制策略还可应用于航空航天、医疗设备、物流等领域。
轨道交通中永磁同步电机控制关键技术研究
轨道交通中永磁同步电机控制关键技术研究一、本文概述随着现代城市交通的快速发展，轨道交通以其运量大、速度快、准时性高等特点，成为了城市公共交通的重要组成部分。
而永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）作为轨道交通系统中的关键设备，其性能直接决定了列车的运行效率和乘客的乘坐体验。
因此，对永磁同步电机控制技术的研究具有重要意义。
本文旨在探讨轨道交通中永磁同步电机控制的关键技术，包括电机控制策略、调速技术、故障诊断与预测等方面。
通过对现有技术的梳理和分析，结合轨道交通的实际情况，提出相应的优化和改进方案。
本文旨在通过深入研究永磁同步电机的控制策略，为轨道交通的高效、安全、可靠运行提供理论支持和技术保障。
具体而言，本文首先介绍了永磁同步电机的基本原理和特点，然后详细分析了轨道交通中永磁同步电机的控制策略，包括矢量控制、直接转矩控制等。
在此基础上，对调速技术进行了深入研究，探讨了如何通过优化调速算法提高电机的运行效率和稳定性。
本文还对永磁同步电机的故障诊断与预测技术进行了探讨，旨在通过实时监测和预警，提高轨道交通系统的可靠性和安全性。
通过本文的研究，可以为轨道交通中永磁同步电机的控制提供理论依据和技术支持，推动轨道交通技术的持续发展，为城市公共交通的便捷、高效、安全做出积极贡献。
二、永磁同步电机的基本原理与数学模型永磁同步电机（PMSM）是一种利用永磁体产生磁场的同步电机。
它结合了传统同步电机的优点和永磁材料的高磁能积特性，具有高效率、高功率密度、低噪音和低维护成本等特点，因此在轨道交通领域得到了广泛应用。
永磁同步电机的基本原理是基于电磁感应和磁场相互作用的。
当电机定子中通入三相交流电时，定子绕组产生的旋转磁场会牵引转子永磁体磁场同步旋转，从而驱动电机转动。
通过控制定子电流的频率和相位，可以实现电机的精确控制。
为了深入研究永磁同步电机的控制技术，需要建立其数学模型。
永磁直线同步电机控制策略研究
永磁直线同步电机控制策略研究一、前言永磁直线同步电机作为一种新型的电动机，被广泛应用于各个领域。
它具有高速、高效、高精度等特点，成为机器自动化、人工智能等领域不可或缺的重要组成部分。
而永磁直线同步电机的控制策略则是实现这些优势的重要保障。
本文将探讨永磁直线同步电机的控制策略，分为三个部分：永磁直线同步电机的特点和应用、现有控制策略的局限性、改进策略的研究。
二、永磁直线同步电机的特点和应用永磁直线同步电机是一种典型的交流电机，其构造与传统的异步电机类似，但它不仅具有异步电机的低转矩、低效率等弊端，而且能够在低转速下保持高转矩，且转速范围宽、效能高，使得其应用十分广泛。
永磁直线同步电机适用于数控机床、飞行器、医疗设备、自动化工业生产线等领域，其应用范围还在不断扩展。
三、现有控制策略的局限性1. 基于比例积分微分（PID）控制策略的缺陷PID控制策略是永磁直线同步电机中较为常见的控制策略，它通过调节电机的定子电流、转子电流和电机的电角位置，以达到调节电机的转速和转矩的目的。
但PID控制策略中存在许多局限性，其中最主要的缺陷是系统响应速度慢，不能满足高速反应需求，而且容易经历超调现象，影响电机的稳定性和精度。
2. 直接转矩控制（DTC）策略的不足DTC策略是一种比PID策略更加高级的控制策略。
它利用电机定子和转子之间的直接转矩控制，以实现电机的高速、高转矩、高效率等性能指标。
但DTC策略中也存在着显著的缺点，其主要体现在其容易受到源电流谐波的影响，导致电机的性能下降和对电网的干扰问题。
四、改进策略的研究1. 模型参考自适应控制（MRAC）策略MRAC是近年来电机控制策略研究中的热门话题之一。
它是一种基于自适应的控制策略，通过将电机和其模型的输出进行比较，利用自适应的特性不断修正电机的参数，从而实现对电机的高精度控制。
MRAC策略对直接转矩控制策略和比例积分微分控制策略进行了有力的拓展，使得其自适应性能和稳定性能比二者都要更强。
高效永磁同步电动机设计技术研究
高效永磁同步电动机设计技术研究高效永磁同步电动机设计技术研究目录1、基本情况及背景介绍 (2)2、高效永磁同步电动机关键技术的研究 (3)2.1优化转子磁路结构，提高电机的可靠性 (3)2.2永磁电机防退磁技术研究 (5)2.3漏磁系数准确计算的研究 (7)2.4稀土永磁材料的高温退磁特性及应用技术的研究 (10)2.5稀土永磁材料的剩磁测试技术的研究 (14)2.6电机的起动性能 (16)2.7失步转矩倍数 (17)2.8其它性能指标 (18)1、基本情况及背景介绍稀土永磁是一种高性能的功能材料，它的高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积等优异磁性能特别适合于制造电机。
用它制成的永磁同步电机，不需要用以产生磁场的无功励磁电流，可显著提高功率因数，减少定子电流和定子电阻损耗。
在稳定运行时没有转子电阻损耗，使电机温升有较大裕度，从而可将风扇减小甚至不安装风扇，以减少风摩损耗提高电机效率。
与普通的电励磁同步电动机相比，不需要用以产生磁场的励磁绕组和直流励磁电源，取消了容易出问题的集电环和电刷装置，成为无刷电机，运行可靠，又效率提高。
因此，国内外都投入大量人力物力从事高效钕铁硼永磁电机的研制开发。
相对于异步电机，永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、功率密度高等优点，效率比同规格的感应异步电机高2~8%。
我国稀土永磁资源储量占世界储量的80％，发展永磁电机具有得天独厚的优势。
早在1980年，我国有关高校及科研院所就开始从事高效永磁电动机的研制开发，先后研制开发出多种类型电动机的样机，技术水平参差不齐，还存在着转子磁路单一、永磁材料可能退磁、测试和制造工艺复杂等问题，性能价格比不够理想，价格偏高。
为了充分发挥钕铁硼永磁材料的优异磁性能，针对钕铁硼永磁电动机在磁、电、机、热等方面的特点，进行技术集成和创新，特别对转子磁路结构、钕铁硼永磁材料的热稳定性做了深入研究，并应用于产品开发过程，提高其效率、性价比，可靠性（主要指不退磁），扩大应用领域，为把稀土资源优势转化为经济优势作贡献。
举例永磁同步电动机的应用
举例永磁同步电动机的应用永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种使用永磁体作为励磁源的同步电动机，具有高效率、高功率密度、响应快等优点，在许多领域都有广泛的应用。
以下是关于永磁同步电动机应用的十个例子：1. 电动汽车：永磁同步电动机可以作为电动汽车的驱动电机，利用其高效率和高功率密度，提供持续的动力输出，使电动汽车具备出色的加速性能和续航里程。
2. 高速列车：永磁同步电动机可以用于高速列车的牵引系统，通过高效率的电动传动，提供强大的牵引力，使列车能够以更高的速度行驶。
3. 机床：永磁同步电动机可以用于机床的主轴驱动，通过精确的控制和高速响应，实现高速、高精度的加工操作。
4. 空调压缩机：永磁同步电动机可以用于空调压缩机的驱动，通过高效率的电动传动，提供稳定的冷气制冷功率，降低能耗和噪音。
5. 风力发电：永磁同步电动机可以用于风力发电机组的发电机，通过高效率的电能转换，将风能转化为电能，提供可再生能源。
6. 水泵：永磁同步电动机可以用于水泵的驱动，通过高效率的电动传动，提供稳定的水流输送能力，广泛应用于工业、农业等领域。
7. 电梯：永磁同步电动机可以用于电梯的驱动，通过高效率的电动传动，提供平稳的上升和下降运动，保证乘客的安全和舒适。
8. 机器人：永磁同步电动机可以用于机器人的关节驱动，通过精确的控制和高速响应，实现机器人的灵活运动和精准操作。
9. 纺织机械：永磁同步电动机可以用于纺织机械的驱动，通过高效率的电动传动，提供稳定的纺纱和织造能力，提高生产效率和产品质量。
10. 医疗设备：永磁同步电动机可以用于医疗设备的驱动，通过精确的控制和高速响应，实现医疗设备的精准操作和稳定运行，提高医疗效果。
以上是永磁同步电动机应用的十个例子，这些应用领域的广泛性和多样性充分展示了永磁同步电动机的优越性能和潜力。
随着技术的不断发展和创新，永磁同步电动机在更多领域的应用将会不断拓展和深化。
永磁同步电机关键技术研究
永磁同步电机关键技术研究
永磁同步电机是一种应用广泛且性能优越的电机，在许多领域都有着重要的应用。
为了提高永磁同步电机的性能和效率，研究人员一直在探索和研究其关键技术。
首先，永磁材料的选择是永磁同步电机研究的关键之一。
永磁材料的性能直接影响到电机的输出性能。
目前，常用的永磁材料有钕铁硼、钴磁和铁氧体等。
钕铁硼是一种性能优越的永磁材料，具有高矫顽力、高能量积和良好的温度稳定性等特点，因此被广泛应用于永磁同步电机中。
其次，永磁同步电机的控制策略也是关键技术之一。
控制策略的选择直接影响到电机的运行效果和性能。
目前，常用的控制策略有电流控制、矢量控制和直接转矩控制等。
电流控制是最常用的控制策略，通过控制电机的电流来实现对电机的控制。
矢量控制是一种更高级的控制策略，可以实现对电机的转矩和磁场的独立控制，从而提高电机的性能和效率。
直接转矩控制是最先进的控制策略之一，可以实现对电机转矩的直接控制，提高了电机的响应速度和控制精度。
此外，永磁同步电机的磁场调制技术也是关键技术之一。
磁场调制技术可以调整电机磁场的分布，进一步提高电机的效率和性能。
常用的磁场调制技术有空间矢量调制和PWM调制等。
空
间矢量调制是一种基于磁场矢量的调制技术，可以实现对电机磁场的高精度控制。
PWM调制是一种基于脉宽调制的技术，可以实现对电机磁场的快速调制和控制。
综上所述，永磁同步电机的关键技术研究包括永磁材料的选择、控制策略的优化和磁场调制技术的研究等方面。
通过研究和优化这些关键技术，可以进一步提高永磁同步电机的性能和效率，推动其在各个领域的应用。
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永磁直线同步电动机关键技术的研究第1章绪论1.1课题的背景与意义随着科学技术进步，高效率、高精度、高柔化和绿色化成为机械加工的重要发展方向。
切削加工的发展方向是高速切削加工。
一方面，高速加工不仅极大提高了机械加工生产效率，而且可降低切削力 30%以上，尤其径向切削力大幅度减小，同时 95%-98%的切削热被切屑带走，加工零件的热变形小，振荡频率高，工作平稳，有利于提高加工零件的光洁度，从而极大地提高了加工零件的质量及互换性;另一方面，超微细加工及科学实验对精密加工提出了越来越高的要求。
实现高速、精密加工的基本条件是:要有性能优良的高速精密机床。
为了保证进给量不变，确保零件的加工精度，表面质量和刀具耐用度，驱动系统的速度也必须相应提高;同时，进给系统的行程一般比较小，也要求驱动系统具有高的加(减)速度，以缩短启动、变速、停止的过渡时间。
因此，研制新型高速精密驱动系统是国内外的研究热点。
在工业发达国家，高速切削技术正成为切削加工的主流技术。
根据 1992年国际生产工程研究会(CLRP)年会主题报告的定义，高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5-10倍的切削加工。
目前，多数数控机床的进给系统，采用旋转伺服电机驱动滚珠丝杠。
为了适应高速精密加工的要求，一些厂商采用了不同的措施不断改进滚珠丝杠的结构和性能，如日本MAZAK公司的FF66O卧式加工中心采用高速滚珠丝杠副驱动系统，其速度达 1.5m/s，加速度为1.5g，重复精度达0.002mm 。
但滚珠丝杠驱动系统需中间环节(如联轴器、滚珠丝杠、螺母等)传动，存在很多缺点，如存在反向死区、螺距误差引起误差传递、由于摩擦磨损而导致的精度渐变、附加惯量大、弹性变形引起爬行，以及位置、速度、加速度受限于丝杠的机械特性(刚度、临界速度)等，进一步改进高速精密滚珠丝杠驱动系统，有着不可克服的困难。
所以机床上传统的“旋转电机+滚珠丝杠”进给传动方式，由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度、快速定位精度等方面很难有突破性的提高，已无法满足超高速切削、超精密加工对机床进给系统伺服性能提出的更高要求。
近几年来，直线电机驱动的高速进给系统问世，这种进给方式取消了从电动机到工作台之间的一切中间机械传动环节，简化了机械机构，实现了机床进给系统所谓零传动。
直线电机直接驱动具有优越的加速度特性，并提高了系统刚度与可靠性，同时降低了运行噪声、运行无限制、维护简单。
目前，在数控机床上应用的主流是感应式直线交流伺服电动机和永磁式直线交流伺服电动机。
永磁直线电机与感应式直线电机各有优缺点。
永磁直线电机的优势在于: 单位尺寸出力大;结构轻，惯性低，响应快，发热少，冷却要求低;精度高。
存在的问题在于:永磁体产生的强磁场使其安装与操作比较困难:永磁体磁场吸引铁屑，从而排屑困难，电机必须加以密封；永磁体退磁问题。
感应式直线电机的优势在于:次极结构简单，安装、维护容易;不使用价格相对昂贵的永磁体，在长行程应用场合有降低成本的可能。
缺点在于采用电激磁，效率低，发热大，次极需要冷却;气隙公差严格，工艺性差，加工成本高:精度低。
尽管各有优缺点，但目前看来，特别是随着钦铁硼等高磁能积、高矫顽力磁性材料的进一步提高与完善及其价格的降低，永磁直线电机的优势更加明显，所以永磁直线电机更适合用于直接驱动伺服技术一些公司(如KOLLMORGEN 和BALDOR)己将这种电机商品化，广泛应用于直接直线位置伺服系统。
具体来讲，永磁直线同步电动机具有以下特点:(1)永磁直线同步电动机在进行加速及减速时，具有更大的加速度和减速度，而钦铁硼永磁材料性能稳定，使电机更适于高速运行;(2)永磁直线同步电动机中采用永磁体代替电励磁，没有了励磁损耗，节约了能量，提高了效率;(3)钦铁硼永磁体的去磁曲线为直线，可改善直线同步电动机的起动性能，并使电机有较高的稳定工作点;(4)永磁直线同步电动机体积小、结构简单，而且使电气控制更简便。
伺服用永磁直线电机以其不可替代的优越性，被广泛应用到工业自动化领域中。
如数控机床的直线进给行程较短，一般不超过几百mm，必须在很高的进给速度下，瞬间达到设定的高速状态，并在高速状态下瞬时准确停止运动才能达到要求。
其中的典型例子有:美国UngIroes 铣床公司生产的高速卧式加工中心HVM800和X，Y，Z轴均采用永磁式直线伺服电动机驱动的HVM800，最大进给速度为672m/min，加速度a=(1-1.5)g德国西门子公司的永磁式直线同步电动机最大移动速度可达200 m/min，最大推力可达6600N，最大位移为540mm，适用对象为高速铣床，曲轴车床，超精密车床，磨床等。
日本SODICK公司研制采用直线电机驱动电火花加工机床，其最大加速度达到了 1.2g，最小脉冲当量达0.lμm，与传统的滚珠丝杠副传动的电火花成形机相比，效率可提高0.3%-0.5%，振动和噪声明显减小。
永磁直线同步电机在电子制造的各工艺装备以及目前日新月异的纳米技术微制造、微检测装备中也得到了广泛的研究、开发与应用。
Sat Cano Technology公司与MIT合作研究的六自由度纳米级光刻用磁悬浮工作台是目前所见文献中特性与精度最好的超高精密工作台，其主体是由四个永磁直线同步电机组成的磁悬浮结构，四台电机共用一个动子平台，行程为50mm⨯50mm，具有纳米级精度和良好的运行特性，可运用于下一代微电子制造工艺。
美国专利也报到了类似的采用永磁直线同步电机结构的X—Y工作台，主要用于电子束扫描光刻装置。
MiraeCoPrortino R&D中心正在研究开发永磁直线同步电机用于高速贴片机的元件拾放驱动系统。
Koumorgen公司同样发布了更适合于电子组装系统应用的Platmu DDL直线系列。
在倍受全球关注的纳米技术方面，集高速加工、高紧密和大行程为一体的永磁直线同步电机直接驱动技术同样得到了大量的研究开发，如激光微米细加工系统、基于快速成型的MEMS系统、MEMS微组装系统。
在微检测方面，MIT开发了与前面的光刻工作台类似的磁悬浮平台应用于大行程的扫描探针显微镜。
在微电子的应用方面，根据划片工艺的要求，选用了美国Parker公司的406LXR系列直线电机进行精确定位，具体型号为406T04LXRMPDI3H3LZCSZZ3EZA3PI，定位精度为lμm，最高速度可达3.0m/s，加速度可达5g。
1.2永磁直线同步电动机研究的现状和水平近几年来，世界上一些发达国家开始将直线电机技术应用于数控机床直线驱动系统中，代替传统的伺服电机+滚珠丝杠副驱动系统，取得了巨大的成功。
国际上许多知名电气企业均在研究和开发直线电机相关产品。
目前国内开展直线电机应用研究单位主要有沈阳工业大学、中科院电工所、清华大学、浙江大学、上海大学、焦作工业学院等。
广东工业大学成立了“超高速加工与机床研究室”，主要研究和开发“超高速电主轴”和“直线电机高速给进单元”，研究的重点是感应式直线电机；清华大学制造工程研究所自1997年开始研究用于机床给进系统的永磁交流直线伺服系统，2001年获得国家“十五”科技攻关计划的资助，2003年12月通过国家鉴定验收，目前样机的主要指标是：（1）最大运动速度60m/min ；（2）全行程范围内定位精度51110.9454dp p d K k k ==m 重复定位精度2μm ；（3）加速度5g ；（4）最大推力5000N ；（5）有隔磁防尘保护装置；（6）有冷却系统。
图1.1清华大学研制的永磁直线同步电机浙江大学成立了专门的直线电机研究所，在直线电机理论与应用方面均取得了相当多的成果，如拥有相当的专利技术，直线感应电机产品与多项大型应用项目，感应式直线电机冲床、永磁直线电机及其在电火花加工机上的应用等，图1.2为浙江大学研制的永磁式职衔同步电机。
图1.2浙江大学研制的永磁直线同步电机沈阳工业大学获国家自然科学基金的资助对永磁式直线电机进行研究，并制造了静推力为350N的样机（如图1.3所示），研究的另一重点是电机的控制方式及伺服系统，并就此发表了多篇论文。
图1.3沈阳工业大学研制的永磁直线同步电机这些成果表明我国的直线电机的理论及应用研究己取得较大的成绩，并在快速发展，但不可否认，与国际直线电机研究与应用的先进水平相比，我国还存在着较大的差距。
1.3本课题研究的内容虽然永磁直线同步电动机驱动系统有着无可比拟的优势，但是高速精密直线电机进给系统采用PMLSM驱动仍然具有局限性。
虽然直线电机实现了“零传统”，简化了机械传动结构，但外界的干扰直接作用到电机上，增加了电气控制的复杂性。
由于电机的初级铁心两端开断，端部的磁路发生了严重的畸变，产生了所谓的端部效应，造成了端部作用力。
同时，由于齿槽效应引起齿槽力，这些都导致了直线电机的推力波动。
这是其结构特性决定的，在设计及控制方法上必须加以克服及抑制。
本课题研究的内容为单边激励平板式永磁直线同步电动机的设计，在设计中如何努力提高电机推力和推力密度，采取各种有效措施减少直线电机的推力波动是直线电机设计的最关键技术之一。
同时，考虑到直线电机作为伺服系统的执行部件，在设计时必须考虑控制的方式以便得出其稳态的运行特性。
为了解决永磁直线电机的关键技术，本课题在以下几方面进行了深入的研究。
（1）PMLSM结构和绕组设计分析为了提高电机的转矩密度，减少电机的体积，目前在旋转电机中广泛使用多极、少齿结构，绕组采用集中绕组。
集中绕组又可分为集中绕组整数槽和集中绕组分数槽。
集中绕组整数槽如6极9槽、8极21槽。
集中绕组分数槽如8极9槽、22极42槽、22极21槽。
集中绕组整数槽由于其反电动势具有平顶波的特性，因此在无刷直流电机中得到了广泛的应用。
而设计交流电机时，希望电机的反电动势波形具有正弦的特性。
由于电机的极数较多，体积有限，极距相对较小，每极每相槽数q就不可能很大，否则在一个极距上的总槽数过多，制造工艺复杂。
若q取较小的整数，又不能充分利用绕组分布的办法来削弱反电动势中的谐波分量。
如果采用多极、少齿的结构，当每极每相槽为分数时，不同极对下的齿和槽不能分别重合，槽与槽之间有一位移角，位于各个极下的每相导体的感应电动势便必须用矢量相加，从而很好的削弱了谐波。
同样，PMLSM为了提高推力密度，可以采用多极、少齿的结构。
但为了更好的提高槽满率，不能直接套用8极9槽的绕组排列，否则在两端部会出现半填槽，这是由其结构特点决定的。
因此设计PMLSM结构和绕组时，需要在8极9槽旋转电机绕组的基础上进行改进，但必须保证三相反电动势对称和绕组具有较高的绕组基波因数及较低的谐波含量。
在进行设计时，必须详细分析绕组的星矢图和磁动势矢量图，同时考虑工艺的复杂性和综合性能，选择合适的槽形。