不同极槽配合电动汽车永磁同步电机弱磁性能及抗饱和能力研究

电动汽车永磁同步电动机需要宽的调速范围,但在高速弱磁时,铁心的饱和带来了较大的反电势失真和转矩波动,影响电机的运行性能。本文比较分析不同极槽配合的内置永磁同步电机高速弱磁工况的反电动势、电磁转矩和转矩波动情况。仿真分析表明,在高速弱磁条件下与分数槽电机相比,整数槽永磁同步电动机具有较高的反电势失真率和转矩波动;其中36槽8极电机弱磁能力最好,18槽8极电机转矩波动最小。     

分数槽绕组永磁伺服电动机的设计与分析

增大电动机的转矩密度、减小转矩脉动是提高伺服电动机性能的关键。分析了9槽10极、12槽10极、18槽10极及30槽10极几种常见永磁电动机的结构,利用傅里叶级数展开得到绕组磁势频谱图,在此基础上分析了不同结构电动机的绕组因数,并对反电势、电磁转矩和转矩脉动进行研究。除此之外,利用二维有限元法分析了电枢电流对电磁转矩和转矩脉动的影响,以及端部绕组对电动机电磁转矩、铜耗和永磁体损耗的影响。结果表明,18槽10极电动机能有效抑制电动机的转矩脉动,提高电动机的转矩密度。     

舵机用大功率永磁同步伺服电机电磁设计

针对舵机用大功率永磁同步电机转动惯量低、转速高、功率密度高和短时工作制的特点,对定子绕组形式和槽极数配合的合理选择做了介绍,并确定了电机基本尺寸。电机采用18槽4极分数槽双层短距分布绕组,电磁场有限元分析和试验结果表明,电机永磁电动势波形正弦度高,电机齿槽转矩低,转矩脉动低,输出转矩高,转动惯量低,具有较高的动态响应性能。     

极槽配合对永磁同步伺服电机性能的影响

采用Maxwell软件对两种不同极槽配合的表贴式永磁同步伺服电机建立有限元2D模型,对伺服电机主要的性能参数如齿槽转矩、反电动势、转矩脉动等进行了对比分析。通过分析发现,10极12槽配合的永磁同步伺服电机的性能更佳,反电动势正弦性更好,转矩脉动和齿槽转矩更小,该研究成果为永磁同步伺服电机的开发设计提供参考依据。     

不等齿宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机转矩的方法

在一些特殊的低速直接驱动应用场合,要求电机要有较高的转矩密度.传统等齿宽近极槽永磁同步电机的齿槽结构约束磁负荷和线负荷的关系,成为其实现高转矩密度的瓶颈.为提高近极槽永磁同步电动机的转矩输出能力,采用交替不等齿宽和齿顶宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的转矩.通过分析多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的电路和磁路结构,推导了电枢齿齿磁通的解析表达式,揭示了交替不等齿宽提高电机转矩的本质.最后利用Ansoft有限元仿真软件分析了96槽80极外转子永磁同步电动机在不同齿宽时的转矩,以及电枢齿和辅助齿的齿磁密.结果表明,采用交替不等齿宽和齿顶宽降低了电机定子齿的饱和度,大幅度提高了隔齿隔相绕组永磁电机的转矩.     

不同极槽配合永磁同步电动机振动噪声分析

永磁同步电动机的极槽配合不同,其对电机振动噪声的影响也各不相同,尤其是分数槽绕组的采用使永磁同步电动机的谐波磁场变得更加复杂。利用Ansoft软件计算电机的主极磁场,再通过谐波分析得出各次谐波的幅值,最后利用分析结果计算电机的电磁噪声。计算结果与实验值吻合较好;并总结出不同极槽配合对电机电磁噪声的影响。     

不同极槽配合内置永磁电机转矩性能研究

内置式永磁电机的极槽配合影响电机的磁路结构与绕组分布,在电机的设计过程中,选择合适的极槽配合可以提高电机的转矩性能。文中利用相量图说明了空载特性与输出转矩的关系,分析了极槽配合对空载特性的影响规律。以分数槽的极槽配合建立了分别采用集中绕组与分布绕组的四种二维模型。利用有限元计算方法,得到空载气隙磁密与反电势波形、额定条件下的输出转矩情况。结果证明极槽比为5/6的整数倍时,电机的空载特性与转矩性能得到了改善,性价比得到了提高。     

一种新型双余度永磁同步电动机

提出了一种低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机。该电机在12槽10极双层分数槽集中绕组永磁同步电动机的基础上,在各相绕组间设置小齿和隔热板,使各相之间无电磁耦合,热耦合很低。借助于有限元分析,通过优化小齿形状和合理选择小齿所占空间角度,可以有效地改善永磁电动势波形,并能削弱特定次数的谐波电动势;选择合适的永磁体极弧系数,能够降低小齿对齿槽转矩的影响。经理论分析和仿真验证,证明所提出的电机方案可行。     

分数槽永磁同步电动机优化分析

简要分析了分数槽永磁同步电动机电枢磁场的谐波,利用Maxwell 2D有限元分析软件分别仿真计算了36槽30极、32极、34极三台永磁同步电动机的永磁体磁场,通过傅里叶分解得到永磁体磁场的各次谐波及幅值,进行了径向力波分析。通过径向力波分析结果确定最佳的槽极配合,同时分析了不同极弧系数对永磁同步电动机齿槽转矩的影响。此分析方法对永磁同步电动机的优化设计具有一定的参考价值。     

大功率低速直驱永磁电动机动态转矩的时步有限元分析

低速直驱电动机具有极数多、每极每相槽数少的特点,由此产生的谐波对转矩特性影响很大.以36槽30极315 kW的低速永磁同步电动机为例,对其槽极配合和绕组系数进行了理论分析,然后采用时步有限元法对起动过程及稳态进行计算分析,获得考虑谐波影响的转矩特性,进而重点研究气隙大小及转子极靴部位开槽数对电机转矩的影响.结果可为进一步研制低速直驱永磁电机提供理论及技术支持.     

分数槽集中绕组感应电机非主导极次谐波磁动势抑制方法

针对分数槽集中绕组感应电机非主导极次谐波含量较高的问题,提出了通过设置分数槽集中绕组结构的补偿绕组抑制非主导极次谐波的方法。首先分析了不同槽极配合下分数槽集中绕组各数次谐波磁动势分布规律。然后根据主导极次谐波和谐波含量较高的非主导极次谐波在轴线位置处的不同分布情况,设计了两种不同的补偿绕组排布方式。最后,通过理论计算和有限元仿真,验证了该方法可以有效抑制谐波含量较高的非主导极次谐波,并且保留了集中绕组齿间独立性高的特点。     

不等齿顶宽间隔绕组对直接驱动转台电机转矩特性的影响

为了满足直接驱动数控转台对低速大转矩电机的要求,研究并设计了一种基于极槽数相近结构的不等齿顶宽间隔绕组多极永磁同步电机。多极电机保证了转台具有较低的额定转速。极槽数相近结构不仅可以提高绕组短距系数,更能有效地降低电机的齿槽转矩波动。间隔绕组和不等齿顶宽结构的配合设计最大化了定子齿磁链和绕组系数,从而有效地提高了电机的转矩密度。另外,还采用解析计算方法分析了不等齿顶宽结构对齿槽转矩波动和谐波绕组系数的影响。从有限元软件ANSYS计算结果和实验结果可以看出,样机的齿槽转矩波动小于额定转矩的1%;与等齿宽电机相比,不等齿顶宽结构有效地提高了电机的平均转矩,证明了所提出设计方法的正确性和有效性。     

永磁同步电动机共性技术的研究

介绍了永磁同步电动机（PMSM）的发展条件和发展机遇,分析PMSM低速时转矩波动的原因。通过比较极槽比和分数槽绕组的组合,得出多槽少极,大分母分数槽方案为最优组合。介绍了内置式PMSM设计中的注意事项。     

永磁同步电动机共性技术的研究

介绍了永磁同步电动机(PMSM)的发展条件和发展机遇,分析PMSM低速时转矩波动的原因。通过比较极槽比和分数槽绕组的组合,得出多槽少极,大分母分数槽方案为最优组合。介绍了内置式PMSM设计中的注意事项。     

低速大转矩多极永磁电机齿槽转矩削弱的有效方式

基于能量法和傅里叶分解的解析方法,推导了低速大转矩多极永磁电机齿槽转矩的解析表达式,基于所导出的表达式,研究了比较有效的抑制齿槽转矩的方法,应用有限元仿真分析方法知道,抑制该类电机齿槽转矩比较行之有效的的方法依次是,选择最优极弧系数、定子斜槽、极数和槽数的合理组合、采用分数槽绕组、设计不均匀气隙和磁性槽楔等。     

基于不等齿靴的双谐波永磁电机优化设计

五相永磁同步电机可利用双谐波（基波和三次谐波）电流输出转矩,需同时基波和三次谐波绕组因数及磁动势谐波含量;分数槽集中绕组的绕组因数小于1,且磁动势谐波含量丰富;针对该问题,提出采用电枢齿与辅助齿齿靴弧度不等的五相双谐波电机,根据解析推导出不等齿靴对双谐波电机绕组因数和磁动势谐波分布的。建立有限元模型对比仿真,验证了不等齿靴的双谐波永磁同步电机有更高的空载反电动势基波、三次谐波含量和更低的七次、九次谐波含量;在相同电流密度下,基于不等弧度齿靴的双谐波电机。     

新型数控转台双转子永磁环形力矩电机设计

为提高电机转矩密度,研究了一种直接驱动式新型数控转台双转子永磁环形力矩电机,以适应数控机床作业空间有限的要求。定子绕组采用串联背绕的绕线方式。采用近极槽数的特殊集中分数槽绕组解决了电机多极数,低转速情况下电机极、槽配合的矛盾。通过有限元分析方法对电机性能进行分析计算,电机保持较高的绕组系数,验证了电机具有较高的转矩密度,说明了所述设计方法的合理性和有效性。     

三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之一)

分数槽集中绕组在无刷直流电动机应用日渐广泛。研究无刷直流电动机分数槽绕组的相数m、槽数Z、极对数p等设计参数之间的相互关系和约束条件,着重分析三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数Z/p组合规律,给出符合分数槽集中绕组条件的Z/p组合选择表。过去关于分数槽集中绕组文献多只提及表示为Z0=2、p0±1和Z0=2、p0±2的组合,文中给出更多的槽极数组合;同时引入了单元电机和虚拟电机概念,讨论了分数槽绕组和整数槽绕组的绕组分布系数对应关系等问题,可供设计者参考。     

浅谈隔爆型电机用散嵌双层叠绕组特殊分布情况

通过对隔爆型电机散嵌双层叠绕组的特殊分布情况的分析,论述了分数槽绕组和奇数匝绕组的分布情况。