直线感应电动机

2024-06-24

直线感应电动机（精选三篇）

直线感应电动机篇1

1.1中国历年专利申请量

图13为中国每隔五年直线感应电机的专利申请量, 从上图可以看出申请量总体趋势是上升的, 特别是2010年以后专利申请量几乎为前25年申请量的总和。究其原因, 主要得益于“十二五”国家大力支持高端装备制造业以及轨道交通的发展。而直线感应电机被广泛应用于精密机床进给系统中和交通运输中列车驱动, 采用电磁力悬浮车体、直线电机驱动技术, 实现了无接触、不带燃料的高速运行, 无脱轨危险和很强的爬坡能力等一系列优点, 目前这一领域专利申请较为活跃。

1.2中国专利重要申请人分析

从图2中可以看出, 排名前三的申请人东南大学、江苏大学和浙江大学均为国内高校, 排名前十的申请人高校或科研院所占了6位, 其他分别是哈尔滨工业大学、中科院电工所、山东大学, 这反应了在这一领域高校研究贡献突出, 高校科研对我国在这一领域的发展起到了重要作用, 但是就其申请的主题来看, 其更多偏向于实验层面, 这也凸显在直线感应电机领域我国实际应用能力不足;进入前十的国外申请人奥蒂斯电梯、三菱电机株式会社、株式会社日立制造所均是在电机行业活跃或者在其所属行业有着突出优势的企业, 从其引证与被引证信息也可以看到, 这几家公司拥有较为核心的专利技术, 未来可能在整个行业发挥更大的作用。唯一排名前十的国内企业是上海南洋电机有限公司, 该公司是上海电气集团与瑞典瑞华公司共同投资新建的合资企业, 通过对其申请的专利进行分析, 其技术优势并不突出, 专利申请大都集中在电机外围的改进。

二、国外专利申请分析

2.1国外专利重要申请人分析

从图3中可以看出, 排名前十的申请人有7位是日本申请人, 分别为:日立株式会社、东芝公司、三菱电机公司、奥蒂斯电梯、神钢电机株式会社、明电株式会社、富士通公司, 也凸显了日本在直线感应电机领域的突出优势。上述企业其专利申请集中在精密机床制造领域, 特别是涉及芯片和大规模集成电路的制造, 这也与日本在这些领域的技术优势密切相关。专利申请的技术主题集中在提高动态性能和刚度, 减少端部效应、齿槽效应等所造成的推力波动, 通过磁路设计达到推力和推力波动的要求, 提高速度和加速度以适应高速和超高速切削的要求, 除电机主体外, 在防尘、防切屑、冷却、防磁和安全保护、易于安装和调整等方面进行研究, 也是的直线感应电机技术专利申请的热点领域。

2.2各国专利申请量分析

从图4可以看出, 直线感应电机领域各国专利申请量中日本和美国较多, 这也反应了这两个国家在直线感应电机应用的相关领域的技术优势。20世纪80年代开始在日本、美国等国家直线感应电机被应用于城轨交通, 这方面现在发展很快, 特别在日本和中国专利申请量较多, 其技术主要体现在降低车体高度, 降低成本, 增强爬坡能力, 节能、噪音低等方面。

三、直线感应电机的发展趋势预测

通过对直线感应电机领域的专利分析, 未来在新的需求和新材料新技术的推动下, 直线感应电机将获得较大发展。目前我国在直线感应电机领域拥有核心专利数量较少, 技术不突出, 其应用领域也多靠外国进口, 国内相关企业应抓住机遇, 并将各项创新技术应用于新产品的开发。

摘要：直线感应电机是一种将电能直接转化成直线运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置。由于采用了“零传动”, 相较传统传动方式有明显的优势, 由于高速轨道、精密机床进给系统对电机动力和精度的需求使直线感应电机的优越性充分体现出来, 直线感应电机的研究重新成为热点领域。本文主要以DWPI专利数据库以及CNTXT数据库中的检索结果为分析样本, 从专利文献的视角对直线感应电机技术的发展进行了全面的统计分析, 总结了与直线感应电机相关的国内外专利的申请趋势、主要申请人分布以及针对常见的、具体的直线感应电机技术的发展路线做了一定的分析, 并从中得到一定的规律。

关键词：直线感应电机,专利申请,发展路线

参考文献

[1]叶云岳.直线电机技术的研究发展与应用综述[J].电气技术发展综述, 2004年

感应电动机篇2

一、知识目标

1、知道电磁驱动现象.

2、知道三相交变电流可以产生旋转磁场，知道这就是的原理.

3、知道的基本构造：定子和转子.

4、知道的优点，知道能使用是三相交变电流的突出优点.

二、能力目标

1、培养学生对知识进行类比分析的能力.

2、培养学生接受新事物、解决新问题能力.

3、努力培养学生的实际动手操作能力.

三、情感目标

1、通过让学生了解我国在磁悬浮列车方面的研究进展，激发他们的爱国热情和立志学习、报效祖国的情感.

2、在观察电动机的构造的过程中，使学生养成对新知识和新事物的探索热情.

教学建议

1、由于的突出优点，使它应用十分广泛、本节对它做了简单的介绍，以开阔学生眼界，增加实际知识.但作为选学内容，对学生没有太高的要求，做些介绍就可以了.

2、可以通过回忆前一章习题中提到的电磁驱动现象，本节的关键是通过演示、讲解使学生明白三相交变电流也可以产生旋转磁场，做到电磁驱动，这就是的原理.这有利于新旧知识的联系和加强学生学以致用的意识.有条件的可以看实物或带学生参观，以增加实际知识.

3、课本中的的内容，简要地介绍了的转动原理，其中的核心内容是旋转磁场概念.建议教师如果可能的话，应找一台电动机，拆开了让学生看一看各个部分的形状.三相在工农业生产中的应用很广泛，最好能让学生看一些实际例子.

教学设计示例

教学准备：幻灯片、模型、学生电源、旋转磁铁

教学过程：

一、知识回顾

电磁驱动现象说明

二、新课教学：

1、过回忆绍电磁驱动现象：在U形磁铁中间放一个铝框，如果转动磁铁，造成一个旋转磁场.铝框就随着转动.这种电磁驱动现象.

告诉学生就是应用该原理来工作的.

2、旋转磁场的产生方法：

旋转磁铁可以得到旋转磁场

在线圈中通入三相交流电也可以得到旋转磁场.

3、的结构介绍

定子：固定的电枢称为定子

转子：中间转动的铁心以及铁心上镶嵌的铜条叫转子

4、鼠笼式电动机模型介绍

的转子是由铁芯和嵌在铁芯上的闭合导体构成的.闭合导体是由嵌在铁芯凹槽中的铜条(或铝条)和两个铜环(或铝环)连在一起制成的，形状像个鼠笼，所以这种电动机也叫鼠笼式.

5、的转动方向控制

由于的构造简单，因此如果要改变转子的转动方向，只需要把定子上的任意两组线圈的电流互换一下就就可以通过改变旋转磁场的旋转方向来改变转子的转动.

感应电动机磁链观测模型的应用篇3

关键词：感应电机；改进电压模型；全阶磁链观测器；矢量控制

中图分类号： TM346 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）28-133-2

0 引言

从理论上讲，直接检测是比较准确的，但在实际应用上这些方法都会遇到不少工艺问题，而且受齿槽影响，使检测到的信号中含有较大的脉动分量，特别是在低速区时，它的成分就越大。因此，现今多采用间接计算的方法。即利用容易测得的物理量电压、电流或者转速等信号，借助转子磁链模型，实时计算磁链的幅值与相位[1]。

本文分析了电压型转子磁链模型、参考自适应转子磁链模型与全阶磁链观测器模型的不同特点，在基于定点DSP 微处理器TMS320F2812的感应电机控制系统进行了实验，实验结果验证了不同模型的不同特点。

1 感应电机转子磁链不同数学模型

建立合适的数学模型和状态方程是研究矢量控制系统的基础。对感应电机转子磁链观测模型的选取主要是取决于具体的应用环境，根据需要权衡其利弊来选择适当的方案。

1.1 改进电压模型的转子磁链模型

采用电流模型计算转子磁链时需要电流和转速信号，但是电机参数的变化会影响它的精确度。而电压模型受电机参数的影响较小，但是定子绕组反电动势积分项累积误差影响计算结果，容易产生直流偏移和积分饱和等问题[2]；并且在低速区时，定子电阻压降变化大，使电压模型计算出的转子磁链不够准确。因此传统的电压模型转子磁链轨迹将不再是以圆心为中心，当电机运行频率很低时这种现象尤其明显[3]。为此结合电流模型和电压模型优点，建立改进电压模型的转子磁链观测器，在低速区时，使用电流模型对电压模型进行修正，引入经PI作用得到的补偿电压来消除纯积分环节和定子电阻参数误差带来的影响。PI调节器如式（1）所示。

定子磁链学模型如式（3）所示

1.2 基于模型参考自适应法（MRAS）的转子磁链模型

模型参考自适应（Model Reference Adapt System， MRAS）是由不含未知参数的方程作为参考模型和含有待估计参数的方程作为可调模型之差，构成自适应律，使得参考模型和可调模型输出误差接近零[4]。根据参考模型和可调模型的不同选择，有多种MRAS方法，包括反电动势模型MRAS法、无功功率模型MRAS法以及转子磁链模型MRAS法[5]。由于反电动势模型MRAS法在低速时反电动势很小，并且在转速过零时变化缓慢，对定子电阻的变化敏感，导致估计不准确甚至不收敛。为了消除定子电阻等电机参数变化的影响，人们提出了无功功率模型MRAS法，虽然它的参考模型和可调模型都不含有定子电阻，但是它是以发电模型下的稳定性为代价，所以应用最多的是以电压模型作为参考模型，将含有转速信息的电流模型作为可调模型的经典MRAS法[6]，即转子磁链模型MRAS法。

式中，ωs为电动机转差速度，isM、isT为M-T轴定子电流，Tr为转子电磁时间常数，Tr=Lr/Rr，Rs、Rr为定转子电阻，usα、usβ为定子电压在α-β轴上的分量，ψrα、ψrβ为转子磁链在α-β轴上的分量，ψr为转子磁链，p为积分算子。

1.3 全阶磁链观测模型

虽然MRAS模型的实用性较强，但是还是存在一些积分初值和零点漂移的问题，这些问题在电机运行于低速环境时变得异常严重，所以采用低通滤波器来替代积分器，消除积分器的直流偏移问题，但同时又引入了转子磁链幅值和相位的计算误差，为此一些学者又提出了全阶磁链闭环观测器[7]。全阶磁链观测器提高了磁链的观测精度，不存在弱磁的局限，能够很好地实现带速的平稳启动，且具有对参数变化的自适应能力和对参数误差的鲁棒性[8]。在实际应用中，存在两种全阶磁链观测器[9]：一种以定子磁链和转子磁链为状态变量的观测器，此种观测器在直接转矩控制中应用比较多。在矢量控制中以定子电流和转子磁链为状态变量的全阶磁链观测器。

在两相静止坐标α-β下中，以定子电流和转子磁链为状态变量建立模型方程。

观测定子电流和转子磁链的全阶磁链状态观测器，描述

式中，“*”表示估计值，ωr*为转子转速观测值。G为误差反馈增益矩阵，观测器最后一项是包含电机输出电流和观测器输出电流的纠正项，增益矩阵G起到加权矩阵的作用，用于校正观测所得的转子磁链状态变量，G具有普遍性，适合于任何型号的异步电机。其简化矩阵为

G的选取非常关键，为了加快观测器的收敛速度，其值应取大，但不能太大，不然会使系统对于干扰信号过于敏感，降低系统的稳定性。

2 实验结果

本试验交流传动控制系统的控制器由定点32位DSP TMS320F2812组成。驱动部分采用三菱IPM PM25RLA120作为功率输出模块，外带温度传感器，能够对欠压、过流、过压、过温保护信号做出快速响应，两个电流传感器采用霍尔传感器HY15检测A、B相电流，齿盘型1024脉冲/转的光电脉冲编码器测量实际速度。负载采用1.9kW的发电机带大功率单项可调电阻作为模拟负载方式。

实验三相感应电机参数：pN=2.2kW，uN=380V，IN=5A，nN=1420r/min，p=2，Rs=2.9Ω，Ls=0.245H，Lr=0.253H，Rr=2.1Ω，Lm=0.238H。电机实验测量转子磁链大小约为0.75 Wb，实验结果曲线横轴单位是14毫秒/格，纵轴为0.225Wb/格。

采用改进电压模型的转子磁链模型观测出转子磁链大概为0.7Wb，如图1所示。

采用模型参考自适应法（MRAS）的转子磁链模型观测出磁链大概为0.855Wb，比基准值大13%，如图2所示。

采用全阶磁链观测器观测出转子磁链为0.78Wb，如图3所示。图1的准确性比较高，全阶磁链观测方法图3精度更高。

3 结论

本文对改进电压模型、MRAS模型、全阶磁链观测模型进行了理论分析与实验。虽然磁链观测方法有很多种，但是仍然有许多问题需要解决，如参数估计的精度、对参数变动的鲁棒性以及系统的稳定性等，在具体的应用中权衡其利弊，选择合适的方案。

参考文献

[1] 陈伯时.交流电机变频调速讲座第七讲按转子磁链定向的异步电动机矢量控制系统[J].电力电子，2008（1）：42-47.

[2] 王高林，陈伟，杨荣峰，等.无速度传感器感应电机改进转子磁链观测器[J].电机与控制学报，2009，13（5）：638-05.

[3] 周二磊，符晓，王珂，等.基于混合磁链模型的电励磁同步电动机矢量控制研究[J].变频器世界，2011（1）：56-04.

[4] 张爱民.无速度传感器感应电机控制系统转速辨识方法研究[J].现代电子技术，2011，34（6）：208-03.

[5] 陈世军，高军礼.基于TMS320F2812的无速度传感器变频调速系统的设计与实现[J].机床与液压，2012，40（13）：59-03.

[6] 尹忠刚，刘静，钟彦儒，等.基于双参数模型参考自适应的感应电机无速度传感器矢量控制低速性能[J].电工技术学报，2012，27（7）：124-07.