电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析建模与多目标优化

为提高电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算精度和优化效率，利用混合解析法建立考虑转子铁心磁桥饱和效应的电机气隙磁场参数化解析模型。首先利用联合等效磁路法的子域法建立内置式永磁同步电机开路气隙磁场解析模型；然后利用同样方法建立转子磁桥虚拟磁场解析模型，从而得到考虑转子磁桥饱和效应的电枢反应磁场解析模型；最后通过叠加原理建立内置式永磁同步电机合成气隙磁场解析模型。通过有限元仿真和转矩测试验证内置式永磁同步电机气隙磁场解析模型的准确性。基于所建立的解析模型，以永磁体极弧宽度、定子槽口宽度和转子端部磁桥厚度为优化变量，以特定阶次频率的径向力波、转矩和效率为优化目标，利用带精英策略的非支配排序遗传算法，对一台电动汽车用内置式永磁同步电机样机进行多变量多目标优化。研究结果表明：与试验结果相比，解析计算误差小于5%,而计算时间较有限元仿真缩短90%以上；优化后，电机特定阶次频率的径向力波减小了9.2%,最大转矩提升了2.49%,最大效率提升了0.69%,高效区面积扩大了约54.46%;所提方法既解决了内置式永磁同步电机强非线性和高饱和的解析建模共性难点，又极大提高了电机多目标优化效率；研究可...     

船载磁探测器任意航向实时抗干扰技术研究

船载磁探测器测得的磁场信号中，除期望的船舶坐标系下的地磁场信号外，还包含多种干扰磁场信号，需进行抗干扰才能满足测磁要求。本文在分析各种干扰磁场信号特性及其排除方法的基础上，对任意航向上的三分量实时抗干扰技术进行了理论建模、算法实现以及工程适用性等研究，并通过MATLAB仿真验证该技术的可行性。该技术可使船载磁探测器的抗干扰摆脱时间、地点的限制，有效地解决船舶固定干扰磁场的实时排除，船舶固定磁场变化的实时监测等难题。     

基于深度学习与漏磁探伤的桥梁缆索检测预警系统研究

为准确、全面地评估桥梁缆索的损伤，开发了基于深度学习和漏磁探伤的桥梁缆索检测预警系统。该系统主要由检测平台和预警平台两部分组成，利用检测平台中爬索机器人的高清摄像头和磁传感器列阵收集缆索表面的缺陷图像及漏磁信号数据，随后将缺陷图像输入到深度学习模型中对其进行自动分类与识别，利用小波分析处理漏磁信号数据以确定内部高强钢丝锈蚀缺陷位置，并根据检测到的数据提出了五级预警。为验证桥梁缆索检测预警系统的可靠性，利用该系统对4座在役斜拉桥的缆索进行检测。结果表明：该系统嵌入的深度学习模型和经过小波分析处理后的磁信号能够准确识别桥梁缆索表面的缺陷特征和内部钢丝锈蚀位置；该系统中预警平台可以将检测信息及时发送给管养部门，便于其采取相应的补救措施。     

基于试验验证的永磁同步电机电磁噪声优化方法探究

为解决电动汽车永磁同步电机电磁噪声问题，基于其电磁噪声产生机理，提出通过试验验证手段降低电磁径向力的方法来优化其电磁噪声，分别从结构硬件和控制策略两方面提出了从转子分段斜极优化、结构刚度优化耦合共振改善、电流谐波注入和气隙磁通密度改善等验证对比方式进行优化改善，并针对每种优化方式结合实际开发案例进行说明。结果表明，每种方式均有至少3 dB(A)的电磁噪声改善，进一步论证了通过试验手段优化电磁径向力来改善电磁噪声的效果与优势。     

基于恒扭矩牛顿迭代法的永磁同步电机弱磁控制研究

电机高转速工况下，电机需要进行弱磁控制。由于永磁同步电机的永磁体磁通不能改变，因此只能通过在永磁体的负方向上增加电流id并减小电流iq来进行电机的弱磁控制。根据电机所有工况下完整的电流分布的数学公式，利用牛顿迭代法来求出在最大电流和电压限制下的恒扭矩弱磁控制，以解决d-q轴电流分配的问题，同时，通过仿真模拟结果验证牛顿迭代法在电机控制上应用的可行性。牛顿迭代法能利用公式非常精确地给出各种工况下电流分配策略，电机响应时间更短。牛顿迭代法对电机控制系统设计、测试和标定等环节起到重要的辅助作用，同时对永磁同步电机在电动汽车领域的推广和应用有很大的意义。     

基于磁记忆管道应力检测信号仿真和实验研究

为了研究应力对磁记忆信号的影响，建立了力磁耦合模型，利用磁导率作为中间量建立磁记忆信号和应力之间的耦合关系。利用有限元法仿真了管道在不同管径、不同壁厚以及不同内压情况下应力集中区的磁记忆信号特征的影响规律，进行了不同内压下磁记忆信号采集实验。研究结果表明：管道的壁厚、管径以及内压都会影响应力集中区的应力，进而使得磁记忆信号发生了变化。     

磁齿轮复合电机内转子涡流损耗分析与设计

近年来,我国加大了对新能源领域的研发投入,其相关产业发展对低能耗大转矩电机提出了更高的需求和要求。为得到低能耗大转矩电机,磁齿轮复合式电机近年来以其优良的能耗控制和大转矩优势得到业界高度重视,并成为电机研发领域的热点。基于此,系统研究了磁齿轮复合电机的具体设计,分别对电机内转子涡流损耗进行了深入分析,并针对降低涡流损耗目标对磁齿轮复合电机的内转子设计进行了探讨。     

电机转子铁芯剥离模型建立与径向磁密分析EI北大核心CSCD

为保证车用永磁同步电机转子铁芯具有承受较大剥离力的能力,又避免对转子铁芯进行破坏性的剥离实验,本文基于力能等效原则并引入双线性内聚力模型,对叠铆型和胶粘型铁芯进行建模,并通过仿真获得转子铁芯剥离力。首先,构建了电机转子铁芯剥离实验平台,比较了两种叠压工艺的最大剥离力,接着,利用ANASY Maxwell软件对两种工艺下永磁同步电机空载径向磁密进行了仿真分析。结果表明,采用胶粘工艺可大幅提高铁芯的剥离强度,同时提高了胶粘型铁芯电机的运行效率和气隙磁场的正弦度,降低了电机运行电流和损耗。     

基于单电流调节器的永磁同步电机深度弱磁控制及模式切换控制策略EI北大核心CSCD

为解决传统双电流调节器弱磁控制策略因交叉耦合和电流调节器饱和导致的系统不稳定问题,提高电流动态响应速度,本文提出一种稳定的永磁同步电机深度弱磁控制策略——基于电压相角的改进型单电流调节器弱磁控制及模式切换控制策略。该控制策略集成了动态性能优异、控制结构简单、不依赖电机参数、电压利用率高和可移植性强等优点。在分析了不同单电流调节器的稳定运行范围后,根据系统控制需求的不同,规划了不同的电流轨迹,设计了不同单电流调节器弱磁控制策略,优化改进了恒转矩区和弱磁区切换条件,确定了恒转矩区和弱磁区切换时保持电压相角不变的关键,提出了不同单电流调节器切换时,可根据控制需求的不同,设计不同的切换方法,但须确保切换时交轴电压保持不变的切换关键,使控制策略便于工程应用。仿真和实验验证了所提方法的稳定深度弱磁能力和切换控制策略的有效性,最终实现了6.3倍深度弱磁控制和弱磁区不同单电流调节器在电动工况和发电工况下的平滑切换。     

基于漏磁检测的海上风力发电机短路故障诊断技术

海上风力发电机工作环境复杂恶劣，故障频发。文章基于漏磁检测的发电机短路故障识别技术，利用从采集的漏磁信号中提取的故障特征可有效识别发电机正常及故障状态。使用ANSYS有限元仿真软件建立双馈风力发电机模型，分析了发电机在绕组匝间短路故障情况下的内部磁场变化情况以及外部漏磁的情况，发现外部漏磁通会随着短路匝数的增加而变大。