密封泵中无轴承永磁同步电动机的试验研究

为解决密封泵系统中泵体的密封性问题,提出采用无轴承电动机替代传统电动机构成新型无轴承密封泵方案,研制无轴承电动机成为其关键.阐述了无轴承密封泵中永磁型无轴承电动机转子悬浮原理,并给出电磁转矩和径向悬浮力数学模型.根据无轴承永磁同步电动机控制系统功能框图,构建无轴承永磁同步电动机数字控制系统,为了使控制系统软件与硬件之间互相配合,设计并使用人机交互界面对无轴承永磁同步电动机控制系统中转速、PID控制器等参数进行实时在线调试和控制.样机试验结果表明:使用人机交互界面进行试验调试,能够快速地达到预期目标,转子转速为1 200 r／min,转子轴心在平衡位置中心(0,0)附近振动,径向偏心位移振动幅值控制在50 μm范围之内,满足对无轴承永磁同步电动机数字控制系统进行实时在线调试和控制的要求,对无轴承密封泵的研制与应用具有重要的理论意义和实用价值.     

无轴承永磁薄片电动机泵原理及控制系统设计

针对驱动离心泵的无轴承永磁薄片电动机,基于薄片转子悬浮原理设计了该电动机驱动离心泵样机,阐述了其工作原理,给出了电磁转矩和径向悬浮力数学模型,并采用数字信号处理器TMS320F2812 DSP设计了数字控制系统硬件,开发了控制系统软件.为使控制系统调试方便,结合系统控制要求设计了人机交互控制界面对数字控制系统进行实时控制与系统重要参数的在线调试,并进行了无轴承永磁薄片电动机薄片转子径向悬浮和运转试验.试验结果表明：通过人机交互控制界面实时在线调试可快速、便捷地确定控制系统参数使数字系统达到预定目标,满足对系统的控制要求,所设计的4 kW无轴承永磁薄片电动机驱动离心泵及数字控制系统空载情况下,薄片转子转速在0～2 000 r/min范围内连续可调并能够迅速达到稳定,转子质心在平衡位置（2 000,2 000）附近振动且沿径向的偏心位移振动幅值小于80μm,系统具有优良的动、静态性能.     

一种新的无轴承永磁同步电机径向悬浮力研究方法

本文针对无轴承永磁同步电机,充分考虑径向悬浮力产生原理,推导了径向悬浮力数学模型。运用Ansoft对无轴承永磁同步电机的内部磁场和径向悬浮力进行了瞬态分析,得到径向悬浮力在x,y轴上的动态波形曲线。通过气隙磁密基波幅值法分析了径向悬浮力数学模型值,与有限元仿真数据相结合,验证了数学模型的正确性。     

无轴承永磁同步电机基本原理及研究现状

通过介绍永磁同步电机的基本结构以及径向力产生的原理，概述了无轴承永磁同步电机的优点，分析了无轴承永磁同步电机研究的现状及发展趋势，探讨了该电机在泵行业中的应用。     

永磁同步电动机数学模型及其控制策略

异步电动机和同步电动机是常用两种类型电动机。同步电动机中以永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)为主流。我国的稀土储量丰富,且随着永磁材料生产和加工技术的不断进度,永磁同步电动机的性能也不断提高,效率高、转动惯量比大、功率密度大是其优点。笔者主要从永磁同步电动机的结构出发,进行数学模型、建模方法及永磁同步电机的控制策略分析。仿真结果表明：如果想调节负载角的大小,可通过让电机的定子磁链变化来实现;而如果想改变电机定子的定子磁链大小,可以利用空间电压矢量原理来实现。与基于PWM调制的空间电压矢量调制方法相似,直接转矩控制的控制策略是将空间电压矢量平均划分为六个扇区,在其应用过程中,定子磁链的幅值大小需要保持不变,此时改变空间电压矢量的控制信号则必将使得定子磁链发生改变,因此,考虑定子磁链变化时的空间电压矢量是必须的。     

无轴承永磁薄片电动机直接转矩直接悬浮力控制

针对矢量控制策略在完成定子电流解耦的同时也使控制系统坐标转换计算复杂化问题,提出一种新颖的无轴承永磁薄片电动机(BPMSM)直接转矩(DTC)直接悬浮力控制策略.在推导无轴承永磁薄片电动机数学模型的基础上,借鉴传统永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制的理论和方法,构建了无轴承薄片电动机直接转矩控制子系统.根据转矩控制系统与悬浮力控制系统的相似性,将直接转矩控制思想引用到悬浮力控制子系统中,构建无轴承薄片电动机直接悬浮力控制子系统.结合空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)实现无轴承永磁薄片电动机直接转矩与直接悬浮力双SVPWM控制系统,并给出了相应的控制算法,最后利用Matlab/Simulink软件环境对该控制系统进行仿真.研究结果表明:直接转矩控制策略不仅简化了控制算法,并使电动机获得了良好的动静态性能,且产生的转矩与悬浮力脉动都得到了抑制.     

浅谈永磁同步无齿轮电梯之原理及特点

本文主要介绍永磁同步无齿轮电机的基本原理、结构,并在此基础上讨论永磁同步无齿轮电梯的驱动系统及其控制方式,并且分析了永磁同步无齿轮电梯的特点和优点。     

大型泵组电动机轴承应用技术研究

通过对泵组电动机轴承形式及特点的技术分析对比和技术方案研究，认为大型泵组电动机推力轴承宜采用弹性盘和平衡块支承形式的推力轴承，结合东深供水改造工程实例，根据泵组负荷、结构布置、反向运转要求等特点进一步对弹性盘和平衡块支承形式的推力轴承的应用技术进行分析研究，经过泵组真机试验及运行实践，实现了整体安装、开机不顶转子、停机不制动刹车、轴承检修不解体电机，实践结果证明了轴承选型正确，大型泵组电动机推力轴承技术得以成功地应用。     

基于Ansoft的永磁同步电动机启动过程仿真研究

利用Ansfot公司的Maxwell 2D瞬态模块,建立了汽车永磁同步电动机(PMSM)模型,加载激励源,构成一个完整的仿真系统。通过对PMSM模型瞬态有限元分析,得到了绕组磁链-电流曲线,同时得到了转速、转矩和相电流曲线。仿真结果精确地反映了PMSM启动过程,为PMSM优化设计、减少转矩脉动、提高启动转矩提供了理论依据。     

车用永磁同步电动机电流环偏差解耦控制系统

以永磁同步电动机矢量控制为基础,分析了转子谐波磁通和电动机参数变化对电流控制器性能的影响.并通过复矢量模型,指出高速下耦合电压使得电流控制性能恶化.针对励磁电流分量和转矩电流分量之间的交叉耦合问题,提出了一种偏差解耦控制方法,并与传统的反馈解耦控制进行了仿真和实验对比.结果表明,所提偏差解耦控制方法实现了宽调速范围内的电流解耦控制,具有很好的参数鲁棒性和扰动抑制能力.     

屏蔽泵能耗的计算与试验

为了掌握屏蔽泵能耗的计算方法，对造成屏蔽泵功率损失的原因进行了分析，研究了屏蔽电机与普通电机的能耗差别，总结了屏蔽套能耗的计算方法，屏蔽套的能耗与屏蔽套的材料、厚度、定转子的长径比、液体的粘度、转数、冷却循环回路等有关．以江苏大学新开发的化工屏蔽泵为例，对其设计点的能耗进行了计算并与实测结果作了比较，结果表明屏蔽泵能耗计算值与实测值基本相符．通过试验，验证了屏蔽套能耗与转子旋转的液体摩擦损失有关．计算方法考虑了转子旋转的液体摩擦是正确的，该计算方法对化工屏蔽泵的设计具有指导意义．     

非理想网络环境下永磁同步电机转速鲁棒控制

针对网络化控制中通信时滞条件下永磁同步电机转速控制问题,首先在网络环境下建立永磁同步电机时滞动力学模型;然后基于模型展开系统调速鲁棒控制器设计,并通过构造Lyapunov-Krasovskii函数得到系统转速控制稳定性条件,进一步利用LMI工具箱计算出相应的鲁棒控制器增益;最后为验证控制器性能,基于SimEvents搭建控制器局域网络(CAN)通信模块,引入干扰信号,以真实反映网络通信诱发的不确定性延迟,并通过MATLAB/Simulink建立基于控制器局域网络的永磁同步电机调速控制系统模型,监测电机转速、相电流及转矩,展开仿真对比分析.结果表明:在非理想网络环境下,采用所设计的调速鲁棒控制器的系统稳定性较传统PI控制器矢量控制方法有显著提高,可以满足永磁同步电机转速控制稳定性要求.     

GPS40—9F犁屏蔽泵的设计

为提高屏蔽泵的性能和缩短设计周期,在数值模拟的基础上对GPS40—9F型屏蔽泵的屏蔽电机和泵的水力元件进行了设计．利用ANSYS参数化设计语言APDL编写命令流完成磁场模拟过程,并对屏蔽电机的两个模型所计算得到的磁力线、磁流密度分布进行对比分析．对屏蔽泵的水力部件进行三维建模,运用CFX软件对多个不同工况点下的流场进行模拟,分别采用SIMPLER算法及SIMPLE算法进行迭代运算,对比分析了后处理得到的压力云图．结果表明,模型2的气隙磁通大于模型1,说明屏蔽电机设计成细长型更有利于机电能量转换．在相同模型、相同网格条件下,采用SIMPLER算法的计算效率要高于SIMPLE算法,SIMPLER算法具有更好的收敛效果,并将模拟计算结果与试验数值进行对比,验证了数值模拟计算的可行性和准确性．     

GPS40—9F型屏蔽泵的设计

摘要：为提高屏蔽泵的性能和缩短设计周期,在数值模拟的基础土对GPS40—9F型屏蔽泵的屏蔽电机和泵的水力元件进行了设计．利用ANSYS参数化设计语言APDL编写命令流完成磁场模拟过程,并对屏蔽电机的两个模型所计算得到的磁力线、磁流密度分布进行对比分析．对屏蔽泵的水力部件进行三维建模,运用CFX软件对多个不同工况点下的流场进行模拟,分别采用SIMPLER算法及SIMPLE算法进行迭代运算,对比分析了后处理得到的压力云图．结果表明,模型2的气隙磁通大于模型l,说明屏蔽电机设计成细长型更有利于机电能量转换．在相同模型、相同网格条件下,采用SIMPLER算法的计算效率要高于SIMPLE算法,SIMPLER算法具有更好的收敛效果,并将模拟计算结果与试验数值进行对比,验证了数值模拟计算的可行性和准确性．     

基于Visual C++6.0软件平台的屏蔽泵轴向力计算

为了克服人工计算方法耗时费工、计算量大、计算精度低的缺陷,实现屏蔽泵轴向力计算的快捷性和简便性,基于Visual C++6.0软件平台,考虑影响屏蔽泵轴向力的综合因素,编写出屏蔽泵轴向力计算程序,为屏蔽泵轴向力计算提供了便捷的工具.本程序采用模块化的结构体系,每个模块对应界面,能灵活地实现人机对话,界面清晰,可以方便地进行参数优化设计计算.只要输入相应的设计参数,程序会自动显示出轴向力平衡的计算结果,简单快捷,与人工计算相比,大大提高了工作效率.通过真机轴向力实测与计算结果比对,计算结果与实验结果的相对误差在10%以内,证实程序计算结果具有良好的计算精度,实用性强.     

基于流固耦合的隔舌位置对双流道泵综合性能的影响

为了研究隔舌位置对双流道泵水力性能与结构性能的影响,针对3种不同隔舌安放角的双流道泵进行双向流固耦合计算,结果表明:水力性能方面,隔舌位置对扬程的影响较小,而对效率的影响较大,3种方案的最大扬程差仅为0.09 m,而最大效率差达1.1%;隔舌位置主要影响隔舌圆角及往第1断面方向附近与叶轮间隙处的压力脉动程度,隔舌安放角越大,压力脉动越强;叶轮旋转1周,蜗壳所受径向力呈现周期性变化规律,叶片扫过隔舌圆角时,蜗壳所受径向力最小,转过90°时径向力达到最大值.增大隔舌安放角可显著减小蜗壳所受径向力.结构性能方面,叶轮应力集中出现在出口吸力面,蜗壳应力集中出现在隔舌圆角附近靠后盖板处,增大隔舌安放角会增加蜗壳的最大应力值,但振幅减小;双流道泵发生10^-5m量级的位移,最大位移出现在蜗壳出口处,主要受叶片通过频率的影响,呈周期变化趋势,且随着隔舌安放角的增大,蜗壳最大变形量增大,振幅减小;隔舌位置对泵的振动速度影响比较明显,增大隔舌安放角,有助于减小振动.     

叶片几何参数对管道泵径向力及振动的影响

为了解决一台比转数为221的管道泵振动问题,在保证能量特性具有较好一致性的前提下,通过优化叶片几何参数Z,β2,β1减小振动烈度．采用CFX数值计算软件分别对不同工况下优化前后的管道泵内部全流场进行非定常数值模拟,研究叶片几何参数Z,β2,β1对管道泵压力脉动、径向力及振动的影响．计算结果表明：叶轮A的压力脉动、径向力及径向力脉动强度均大于叶轮B,叶频及其谐波是压力脉动的主要激励频率．同时,为了进一步研究由叶片几何参数的改变引起的压力脉动及径向力的变化对振动的影响,通过振动试验测量了带有叶轮A,B的管道泵振动速度.结果表明：在不同工况下,叶轮A的振动强度大于叶轮B,叶频及其谐波是管道泵振动的主要激励频率．对比数值计算结果和试验结果可以看出,压力脉动较大、径向力及径向力脉动较为剧烈的叶轮A,其振动强度也较强;优化后的管道泵在04Qd到13Qd 工作范围内,振动速度小于18 mm／s,满足振动标准．