一种新型的五自由度磁悬浮电机

介绍了一种新型的五自由度磁悬浮电机系统，它由两自由度无轴承电机和三自由度磁轴承两个独立悬浮单元构成。其中无轴承电机将悬浮绕组与转矩绕组叠绕在一起，同时实现转矩驱动和转子两自由度径向悬浮；三自由度磁轴承利用单极永磁偏置磁场实现转子轴向悬浮以及两自由度径向悬浮。该电机结构紧凑，有利于向大功率、高转速方向发展。文中介绍了悬浮力产生的基本原理，简要推导了系统数学模型，给出了控制系统框图。最后对实验样机转子在五个自由度上的悬浮情况以及绕组电流变化进行了测量和分析。实验结果验证了所述原理和控制方案的正确性。     

基于逆变器开关状态的无轴承异步电机悬浮系统独立控制

无轴承异步电机悬浮系统的独立控制是实现其高速运转的有效工作方式。无轴承异步电机实现悬浮工作客观要求准确控制转矩绕组气隙磁场信息，因此对转矩绕组气隙磁链的幅值和相位的辨识是实现独立控制的关键。本文提出了基于逆变器开关状态的转矩绕组气隙磁链幅值和相位的辨识方法，并应用这种方法实现了悬浮子系统的独立控制。文中对无轴承电机径向悬浮力控制、基于逆变器开关状态的转矩绕组气隙磁辨识进行了分析，实验结果表明此系统较好地满足了径向悬浮的稳、动态性能要求，验证了分析的正确性，系统在实现悬浮工作的前提下保持了电机旋转控制策略的灵活性。     

基于前馈补偿的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究

针对开关磁阻电机调速控制系统提出了一种基于前馈补偿的转矩脉动抑制方法。基于开关磁阻电机的机理模型设计了前馈补偿环节,前馈补偿为转矩到电流的线性变换,转矩估算表根据当前电流和转子角查表得到当前转矩,设定转矩与估算转矩之差构成转矩偏差,PID算法控制转矩偏差,与前馈补偿叠加构成总电流,经过转矩分配环节得到功率变换器的驱动信号。MATLAB仿真显示,增加前馈补偿后,系统具有更快的追踪速度和更低的转矩脉动抖动率。     

增强能量增量法求解无轴承开关磁阻电机电感

有别于磁链法和需要求解二阶偏导数的能量增量法,本文采用一种称作增强能量增量法计算非线性系统的磁链、静态电感(割线电感)和动态电感(差分电感).该法首先给定各回路的工作点,其次在工作点附近给予一较小的扰动电流,则系统的磁场也随之扰动.结合磁性材料的B-H曲线,磁场能量增量可以通过对磁场强度H、磁感应强度B增量的积分获得.由此,在不需要微分的条件下,各回路的磁链、静态电感和动态电感可以分别求得.本文以12/8 7.5 kW无轴承开关磁阻电机为例,在认为三相绕组完全分时导通时,可忽略相间互感;以线性铁芯材料为例,说明了主、悬浮绕组间互感在合适的连接下也可以忽略.因此,仅需求解一相主绕组、悬浮绕组的静态、动态自感即可.求解这些电感随位置角和工作电流的变化,取得了与实验一致的结果.     

稳定悬浮状态下无轴承开关磁阻电机电感特性

针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可计算电感的增强型能量增量法,计算其绕组电感.以-7.5 kW,12/8结构的BSRM为例,简单比较了双标量磁位法与二维有限元法、矢量磁位法和棱边有限元法分别求解BSRM磁场时的计算规模和平均计算时间,说明了双标量磁位法在大规模计算场合的优越性;研究了电感与转子径向位移的关系;计算获得了样机处于稳定悬浮状态下的主、悬浮绕组电感;研究了端部效应对电机磁场分布和绕组电感的影响.通过实验验证了电感计算的准确性,为优化设计和精确控制该类电机奠定了基础.     

无轴承开关磁阻电机拓扑及解耦机理分析

无轴承开关 磁阻电机（Bearingless switched reluctance motor ，BSRM）是一个多变量、非线性且强 耦合的复杂系统。为提高悬浮精度和发挥电机性能，需提升悬浮电流的跟踪及斩波控制水平 ，以及实现转矩与悬浮力的解耦控制，发展结构上具有自解耦功能的新型BSRM拓扑是解决该 问题的有效手段之一。根据现有BSRM转矩与悬浮力的解耦机理和构造特点，对结构上可解耦 的BSRM拓扑进行了归纳与分类，并对每种电机的结构、运行机理及优缺点进行了解析。有别 于现有电机结构，分别提出了双凸定子齿BSRM、宽转子齿BSRM、复合结构BSRM、锥形结构BS RM等4类具有自解耦特性的新型拓扑，并衍生出了每类结构下的不同实现形式，从而进一步 拓展无轴承电机的悬浮理论与应用范围。结合每类结构自身特点，构建与之相适应的运行模 式，以实现旋转和悬浮功能的解耦，从而强化其解耦应用特色。简要分析每种电机转矩和悬 浮力在结构上自解耦的机理，并利用有限元仿真验证其可行性。     

开关磁阻调速电动机非线性分析

开关磁阴电机系统是性能优良的新型调速电动机系统。本文阐述了双凸极磁阻电机的非线性二维磁场的数值计算方法,据此进行了系统主电路的非线性网络数字分析,进而作了不同工作条件下的电流波形仿真、系统性能计算及控制参数的优化选择,初步实现了开关磁阻调速电动机系统的计算机辅助分析。并通过所研制的500W样机的具体计算和试验验证,证明计算和实测结果是吻合的。     

12/8极无轴承开关磁阻电机定子振动特性分析

开关磁阻电机(Switched reluctance motor, SRM)由于径向磁拉力导致的振动和噪声问题阻碍了其推广应用;电机定转子偏心时出现的单边磁拉力使振动和噪声更加恶化.本文基于定子周向振动理论和无轴承开关磁阻电机(Bearingless-SRM, BSRM)的径向力特点,分析了将无轴承技术引入SRM后对不平衡径向力起到的补偿作用;给出了同时适用于SRM和BSRM的定子极径向力数学模型,建立了SRM和BSRM的系统仿真模型,分析了两种电机定子极所受的径向力.谐波分析发现:BSRM定子单边磁拉力直流分量及低次谐波含量幅值较SRM大幅减小,因而由此引起的振动和噪声小,更适合于应用在要求低噪声的领域.     

开关磁阻电机再生制动分析与应用

开关磁阻电机由于结构简单，具有易实现四象限运行及无绕组短路问题等特点，使其广泛地应用于各种调速系统。通过对开关磁阻电机 再生制动原理分析及仿真计算，研究开关磁阻电机再生制动运行的优化控制方法，并给出了其应用实例，开关磁阻电机以其控制灵活、结构简单、可靠性高等优点，使其成为电动车辆最好的驱动之一，理论和实践表明，开关磁阻电机具有优良的再生制动性能，这对开拓开关磁阻电机的我种应用具有重要意义。     

一种用于电动自行车的高性能开关磁阻电机系统

开关磁阻电机(Switched reluctance machine,SRM)凭借结构简单、可靠性高、起动转矩大、起动电流小等内在优势,正得到越来越广泛的关注。另一方面,随着能源危机与环境问题的加剧,采用电能作为动力的交通工具是各国的研究热点。而在中国,研究适合国情,且具有高性价比的纯电动自行车具有巨大的现实意义与示范价值。本文研究了一种应用于电动自行车的三相12/16开关磁阻轮毂电机系统,经过理论分析确定电机结构,进一步利用有限元软件完成样机设计,详细叙述了电机的设计方法,讨论了绕组方案对电机性能的影响,最终试制了样机。利用基于ARM芯片制作的专用控制器完成了对该电机性能的初步验证。     

宽电压输入范围调节/变换装置的建模与仿真

提出了一种适用于未来先进飞机的新型专用电源系统的设计方案，它由永磁同步发电机和宽电压输入范围的变换／调节装置组成。本文利用Matlab工具建立了宽电压输入范围变换／调节装置的仿真模型。另外，还对滤波器的结构和参数对输出直流电压脉动和发电机相电流波形的影响及相电流谐波进行了仿真分析。仿真结果表明，在Boost-buck变换器之前增加滤波器，并不能改善系统直流输出电压脉动情况，反而会造成发电机三相电流谐波含量增大，对发电机产生不利的影响。新型专用电源系统直流电压脉动幅值的控制是靠变换器自身调节实现的。     

约束状态对纤维缠绕复合材料圆柱网格结构稳定性的影响

利用有限元法对纤维缠绕复合材料圆柱网格结构的稳定性进行了分析,结合ANSYS二次开发语言APDL (ANSYS Parametric Design Language)编写了圆柱网格结构优化设计程序.利用该程序研究了底部固定,顶部自由或径向固定两种约束状态下,网格结构载荷质量比随缠绕角度、筋截面高宽比、环筋条数以及纵筋对...     

飞机翼面设计中的两个问题

本文针对某型无人机翼面、舵面设计，首先导出了一种确定后掠翼舵面展向缝隙尺寸的计算方法，使用该方法能够定量地计算舵面在极限偏转角下缝隙的尺寸，并指出决定舵面缝隙大小几个主要参数，为舵面缝隙设计提供了可靠依据。同时对翼面修型问题也进行了研究。包括：改变翼型的相对厚度，相对厚度沿展向变化和翼剖面后缘局部修型问题。导出的方法已用于某型无人机设计、制造中，通过缩比模型的风洞吹风试验和首批样机科研试飞验证，舵     

犉犇-09风洞单点腹支撑系统研制

为了在风洞中发展新型的腹支撑方式,基于FD-09风洞现有的下大迎角机构,设计研制了一套新型的单点腹支撑系统。单点腹支撑系统具有系统简便实用、模型设计简单、支撑干扰相对稳定等特点。在地面效应试验中使用布置光栅尺位移传感器的新方法取代了传统的测量方法,大大提高了控制精度和试验效率。风洞试验表明:单点腹支撑系统的试验重复性精度较高,部分指标已经接近国军标的先进指标;单点腹支撑系统的支杆干扰量是稳定的,并且对大部分气动分量的干扰量是小量;与双点腹支撑系统比较而言,单点腹支撑系统具有支杆干扰较小的优势。     

无刷直流起动/发电系统的起动控制

介绍了用于某型飞机的无刷直流机载起动/发电系统。该系统的起动/发电机采用电励磁双凸极电机,文中通过改进电机结构降低了起动时的转矩脉动,在理论分析的基础上提出了基于转速变化的阶段性角度控制:低速采用标准位置查询起动,中高速采用随转速变化自动改变提前角的角度控制方式,使起动机工作在最佳状态。最后,完成了18 kW无刷起动/发电系统的样机制作及航空发动机的冷开车试验。试验表明:该系统的起动控制策略正确有效,起动转矩平滑,所需电源容量小,效率高,具有良好的起动性能。     

多随机变量的桁架结构系统的可靠性分析及优化设计

针对桁架结构系统，采用随机有限元法（SFEM）计算结构系统的响应量，考虑内力重新分配，建立失效模式的安全余量方程，用验算点法计算失效模式安全余量的可靠性指标，用改进的分枝限界法，寻找主要失效模式，通过对主要失效模式方程线性化研究，计算失效模式安全余量之间的相关系数，寻找主要失效模式，通过对主要失效模式方程线性化研究，计算失效模式安全余量之间的相关系数，最后用PNET法计算出结构系统的失效概率，同时给出多随机变量的结构系统可靠度的敏度表达式，采用最佳矢量法，求解了大型桁架结构系统基于可靠性指标约束下的最小重量的优化设计问题，最后，给出了实际算例，计算结果表明；采用随机有限元法能更好地考虑结构系统的多个随机变量对系统可靠性产生的影响；所采用的可靠性分析方法和优化方法是有效的。     

自动铺丝轨迹理论铺放角度偏差算法

铺放角是复合材料铺层设计的重要参数,在对铺层进行轨迹规划时采取不同的规划算法可能会导致轨迹角度偏离设计角度。本文从轨迹的方向性和可铺放性对固定角度法和测地线法进行了对比分析,在此基础上研究了复合材料自动铺丝轨迹的理论铺放角度偏差,提出了计算理论铺放角度偏差的几何算法,并基于Visual Studio 2010平台,应用CATIA二次开发技术实现了理论铺放角度偏差的计算。最后通过计算复合材料截锥壳45°测地线轨迹的铺放角度偏差验证了角度偏差算法的可行性、可靠性、实用性与高效性。     

开关磁阻发电机主电路的一种新拓扑

针对开关磁阻发电机在低压系统中输出功率较低的问题，本文根据开关磁阻发电机的运动原理，对传统主电路加以改进，提出一种新型主电路拓扑结构。从新型主电路拓扑结构中可以看出：在励磁阶段，定子径向相对齿极上相绕组的线圈为并联关系；在发电（续流）阶段，定子径向相对齿极上相绕组的线圈为串联关系，这样就达到了强化励磁提高输出功率的目的。为验证理论的正确性，分别用传统主电路拓扑结构和新型主电路拓扑结构对8／8结构开关磁阻发电机样机进行了实验。理论分析和实验结果表明：在相同工作条件下，其最大效率可提高60％，可见该新型主电路在低压系统中作发电运行时，能获得较为满意的效果。