在Ghosh和Bhadra所建立的电机键合图模型基础上,根据鼠笼式异步电动机原理和结构,应用功率键合图理论,建立了鼠笼式异步电动机的统一扩展键合图模型,使之物理意义更明确。特别是转子导条的键合图模型的建立更具有实际意义。并利用现有键合图仿真软件对Ghosh和Bhadra电机模型与鼠笼式异步电动机模型进行了仿真对比,同时对鼠笼式异步电动机的各种动态特性进行了仿真分析,为鼠笼式异步电动机的优化设计提供了一种新的方法和理论依据。

场是能量转换的基础,交流感应电动机的能量转换就是通过旋转磁场进行的。根据交流感应电动机的结构和原理,应用功率键合图有关场的理论,对电机键图模型进行了研究和仿真分析。特别是电机旋转磁场的建模,应用键图理论的容性C场建立起了交流感应电动机键图模型,使之物理意义更加明确。同时,也详细分析和研究了转子导条数量对其动态特性的影响,为交流感应电动机的优化设计提供参考。

针对具有周期性变化特性的柱塞泵类负载造成永磁同步电机产生周期性转速脉动的问题,研究了一种基于自适应陷波滤波器的柱塞泵用PMSM周期性转速脉动抑制方法。分析了柱塞泵类负载的负载特性,在转速电流双闭环矢量控制系统基础上,分析了传统离散傅里叶变换法提取电流谐波的原理和缺点,提出利用电机转子位置构造自适应陷波滤波器来提取电机q轴电流中谐波分量,作为补偿电流叠加在q轴电流指令上,抑制柱塞泵类负载带来的转速脉动。仿真和实验结果表明,该转速脉动抑制方法能够有效降低柱塞泵类负载下电机稳态转速脉动,额定转速下的脉动可降低到原来的18%,提高了电机运行的平稳性,降低了整个液压系统的运行噪声。

针对旋转直驱伺服阀的工作特性,设计了一种有限转角电机,该电机仅在一定转角范围内摆动定位。通过等效磁路法讨论了该电机的矩角特性。基于Maxwell有限元软件对有限转角电机的矩角特性、转矩特性和霍尔传感器感应磁场进行了有限元分析。实验结果和仿真结果基本一致,表明该有限转角电机转矩大(大于57 mN·m),且在±10°转角范围内的转矩波动小(仅为4.3%),可用作旋转式直接驱动伺服阀前置级驱动。

针对某型旋转伺服阀用有限转角力矩电机在不同旋转方向下输出力矩不对称进行分析,并提出一种解决方案。原样机采用6极6槽电磁结构,该电磁结构存在齿槽转矩,蜗卷弹簧为维持转子零位位置时需要克服齿槽转矩而产生反向力矩。定位力矩方向与转向相反,而蜗卷弹簧力矩不受转向影响,蜗卷弹簧力矩导致了电机在不同旋转方向下输出力矩不对称。经过故障定位及仿真分析,提出了一种6极9槽的改进方案,新样机的电磁方案齿槽转矩可忽略,蜗卷弹簧产生的力矩与电磁转矩相比可忽略不计。新样机经测试,两个旋转方向输出力矩基本一致,有效解决了有限转角力矩电机输出力矩不对称问题。

针对直接驱动阀用半浸油式有限转角力矩电机进行设计仿真。通过磁路法快速计算,得到电机的主要尺寸和电磁参数。校核转子腔的厚度满足机械强度要求。根据磁路法得到的参数建立有限转角力矩电机的二维有限元模型,计算其空载气隙磁密、齿槽转矩特性,计算在不同负载时的恒转矩区间范围、输出力矩特性,分析齿槽转矩对输出力矩特性的影响,分析磁路饱和对输出力矩特性的影响。结果表明,转子腔采用导磁材料时,输出力矩大,力矩波动小。

传统的磁电机设计主要从路算法人手，对设计方案输出特性的验证也是通过大量的现场实验，开发成本高，设计周期长，而且造成资源的严重浪费。应用Ansofl对某型号磁电机进行建模与仿真，通过对仿真结果的分析显示，该种方法不仅缩短了开发周期，而且大大降低了开发成本，是电机设计和性能验证的一种有效方法。

提出了一种内置式永磁电机用复合式磁极结构，通过铁氧体和钕铁硼两种永磁材料的组合，改善了气隙磁密波形，减小了齿槽转矩。提高了抗去磁能力，减少了稀土材料的用量。利用Ansoft软件分析了复合式磁极的磁场，并对其进行了优化。

表贴式永磁游标电动机由于具有高转矩密度的特点，近年来受到越来越多的关注，已经成为新型电机领域研究最为热门的课题之一。然而，研究重点大多数集中于该电机在低速高转矩的应用领域，在高速领域的研究很少。分析并设计了一台应用于电动车的12槽20极的表贴式永磁游标电动机，并与内置式永磁电动机Prius-2004的性能进行了对比，包括反电势、齿槽转矩、转矩、弱磁能力、损耗、效率。研究表明，在产生相同的直流铜耗条件下，表贴式永磁游标电动机较内置式永磁同步电动机转矩密度提升12％。此外，虽然表贴式永磁游标电动机采用了表贴式永磁体结构，该电机却具有较高的弱磁能力。

设计了一种智能循迹小车，能够沿着直径0．6mm的细铁丝构成的跑道行驶。金属检测传感器连接自制电感线圈，基于电涡流原理检测金属，自制线圈的直径达到4cm。当金属物靠近线圈时，传感器将检测值转换为数字量输出，通过IIC接口送给STM32处理并显示。软件编程采用均值滤波算法，降低干扰，根据处理后的数据控制小车的前进、左转、右转。实验结果表明：该设计能够实现小车对细铁丝的循迹，使它沿着细铁丝跑道行驶。为智能小车的循迹增加了一种新方法。