基于软磁复合材料的超高速永磁同步电机电磁设计分析

软磁复合(SMC)材料因其材料特性及微观结构特点,具有涡流损耗系数低、各向同性等优点,适用于超高速永磁同步电机(PMSM)设计,可以有效降低电机铁耗。以1台额定转速4000 r/min、额定频率533.33 Hz的PMSM为例,从电磁特性、铁耗分析计算等角度对SMC材料及硅钢片进行对比分析及有限元仿真计算,通过样机试验验证SMC材料分析结果的有效性。利用该分析方法,以1台采用SMC材料的120000 r/min的超高速PMSM为例,对比分析不同极槽配合对电磁性能的影响,对SMC材料应用于超高速PMSM提供一定的指导。     

超高速永磁同步电机振动噪声分析

超高速永磁同步电机（PMSM）具有转速高、径向力波阶数低等特点,但定子易共振引发较大噪声。以1台超高速PMSM为例,依据电机实际尺寸,建立了电机电磁场模型和定子结构的3D模态模型。采用有限元法对该电机的径向电磁力进行仿真,分析了引起电机振动的主要电磁力谐波次数,确认了电机电磁噪声的主要来源。最后,通过ANSYS声场的声压级云图研究了超高速PMSM的电磁噪声特性。     

永磁同步电机新转子结构的设计及有限元分析

针对永磁同步电机空载气隙磁密波形含有大量谐波的问题,设计了一种阻尼条非均匀分布的新转子结构。以一台15 kW异步起动永磁同步电机为例,利用有限元分析软件Ansys对新旧转子进行建模仿真,分别计算出空载气隙磁密分布和负载功角特性。对比结果表明,阻尼条非均匀排列转子结构可以显著的减小空载气隙磁密波形中的谐波含量,负载时电机的功率密度也得到了明显的提升。     

高速永磁同步电机转子强度分析

为了对转子进行有效的冷却,在满足电机电磁性能的前提下,可通过减小保护套的厚度来尽可能增大定转子之间的气隙,因而必须对保护套和永磁体进行强度校核。将转子受力状况简化为平面应变问题,在此基础上推导出了两层过盈配合、三层过盈配合转子的应力场、应变场、位移场的解析公式,并利用有限元方法验证了解析公式的正确性。归纳了高速情况下热套式永磁转子强度设计准则,为转子的优化设计提供了理论依据。以一台额定转速120 kr/min、10 kW的高速永磁同步电机为例,给出了两种常用过盈配合高速电机转子的强度设计方法。     

超高速永磁同步电机转子磁钢设计

介绍了1 000 k W 5 000 r/min永磁同步发电机转子采用磁钢表面贴式的转子磁钢及护套的结构及固定方法,给出了采用有限法分析法对转子护套及磁钢分别在额定转速及超速转速下的变形及应力。指出该结构永磁发电机样机的试制成功拓宽了超高速永磁发电机的功率范围及转速范围。     

永磁同步电机转子涡流损耗优化及温升分析

为解决永磁同步电机转子涡流损耗引起的转子温度高、永磁钢退磁等问题,建立转子涡流损耗解析表达式,分析影响参数,并以3相8极36槽V型IPMSM为例,研究定子槽口宽度、气隙长度、转子偏心距、定子斜槽角度等参数对转子涡流损耗的影响规律,完成最优参数匹配。研究结果表明,优化后的转子结构能够有效削弱电机主气隙磁密的高次谐波,从而减少涡流损耗、降低转子温度,提高电机输出性能。     

车用永磁同步电机转子静力学和模态分析*

当永磁同步电机高速旋转时,转子会产生较大的离心应力,为了避免转子失效,对电机转子进行静力学和模态分析是十分重要的。以一台最高转速为9000 r/mim的永磁同步电机为研究对象,通过ANSYS对其进行静力学分析和模态分析,得到应力和变形云图,以及固有频率和模态云图,为高速永磁同步电机设计提供了一定参考。     

新型复合永磁同步电机的设计与分析

提出了一种新颖的永磁同步电机，它将外转子式旋转永磁同步电机与盘式永磁同步电机结合起来，充分利用了电机内部的有效空间，提高了电机的电磁转矩与体积比。介绍了复合永磁同步电机的原理和样机设计，用有限元方法分析了这一结构形式电机的电磁场和电磁转矩。与相同外形尺寸下的外转子式旋转永磁同步电机进行了对比，分析了复合永磁同步电机的优缺点。样机的试验结果证明了电机设计的合理性。     

基于ANSYS的永磁同步电机设计分析软件

开发了永磁同步电机性能分析与设计软件。该软件通过参数化设计语言APDL，建立了有限元计算软什ANSYS和C＋＋设计程序之间的接口。使用VC＋＋6．0对ANSYS分析永磁同步电机内部电磁场进行二次开发，用户只需在设计分析软件界面中输入参数，系统即能自动调用ANSYS在后台进行计算，得到所需要的数据和图形。该软件系统具有友好、方便、易用的人机交互界面，对复杂的、难于理解和掌握的ANSYS命令流进行后台封装，因此，可让即使从未学习过ANSYS软件的工程设计人员也能很好地借助本系统进行永磁同步电机电磁场有限元分析。     

永磁同步电机转子位置检测技术

电机转子位置的精确定位是永磁同步电机(PMSM)控制中的关键问题之一.介绍了PMSM转子位置检测技术的工作原理、实现方法、特点及适用场合.有传感器位置检测技术需要一定的空间位置,增加了系统成本和复杂性,降低了可靠性和抗干扰能力.反电动势无传感器检测技术计算简单、控制有效,但无法估计出转子的初始位置.高频信号注入检测技术的转子位置与转速无关.智能检测技术在高、低速情况下都能很好地估计出转子位置,并具有良好的动态响应和调节能力.     

基于永磁磁链在线辨识的永磁同步电机无速度传感器控制

在无速度传感器控制条件下,研究了基于MRAS的永磁同步电机永磁磁链在线辨识系统。仅辨识速度和永磁磁链两个参数,使得辨识模型满秩,避免了出现设置不同初值获得不同永磁磁链辨识值的问题,确保了参数估计的收敛性和唯一性。分析了欠秩问题的本质,分别推导了速度和永磁磁链的辨识自适应律。仿真结果表明:该控制系统在转速和负载突变下均能准确跟踪转子的速度,具有良好的鲁棒性和动态性能,同时降低了系统参数敏感性。     

永磁同步电机转子位置求取方法

永磁同步电机(PMSM)在运转之前,转子的位置是未知的,而在矢量控制中必须确定转子的位置才能进行有效控制.在使用绝对式旋转变压器的前提下,利用电机转子装有永磁磁极的特性,通过对电机定子绕组通入直流电,使转子固定在特殊位置,利用解码模块和数字信号处理器(DSP)得到的位置信号计算出转子位置.试验结果验证了该方法的正确性.     

车用永磁同步电机定子铁耗的分析与优化

依据新欧洲驾驶循环工况,以减小电机中高速运行区间的铁耗为目标,对车用永磁同步电机（PMSM）的铁耗进行分析和优化。以一台额定功率35 kW的新能源汽车驱动用PMSM为对象,从电机成本和加工难度角度出发选择转子开辅助槽优化电机的铁耗;对比分析车用电机不同工况下的气隙磁密谐波含量,结合定子特征点处磁密轨迹的观测,分析高速磁场畸变对铁耗的影响;通过转子开辅助槽设计减小气隙磁密谐波,降低涡流损耗,优化齿顶铁损密度;优化后电机铁损最大可减小16%。通过负载试验验证了理论分析的正确性。     

基于Lyapunov函数的永磁同步电机速度控制器设计

传统的PI速度控制器具有速度超调、动态时间长、跟踪精度低、抗负载转矩扰动能力和恢复能力差等缺点。提出了利用永磁同步电机(PMSM)的运动方程和转矩方程推导出控制系统q轴电流给定量,基于Lyapunov稳定性条件设计出的一种PMSM速度控制器。相比于传统的PI速度控制器,该控制器没有速度超调量、动态时间短、跟踪精度高,抗负载扰动能力和恢复能力有一定的提高。利用MATLAB/Simulink仿真软件,搭建控制系统模型并进行仿真分析。仿真验证了提出的PMSM速度控制器的有效性,获得了很好的速度控制性能。     

永磁同步电机定转子合装工艺的研究及应用

针对永磁同步电机(PMSM)定转子合装时容易吸附在一起导致定子绕组和轴承擦伤等问题,分析了定转子相吸的具体原因,提出一种简单实用的定转子合装工艺方案,并通过现场试装验证了该方案的可行性。最后将PMSM定转子合装工艺进行了推广应用,不但解决了绕组、轴承擦伤等问题,提升电机装配质量,而且大幅度提升了电机装配效率。     

永磁同步电机转子偏心电磁力和挠度的分析与计算

为了准确计算永磁同步电机(PMSM)转子的挠度,降低电机的生产制造成本,基于理论解析和有限元法,分析与计算了转子偏心电磁力和挠度。推导了PMSM不平衡磁拉力的解析表达式,详细介绍了不平衡磁拉力和转子挠度的有限元计算方法。以355 kW 1 500 r/min PMSM为例,对比了不平衡磁拉力、转子挠度的有限元和解析法的计算结果,验证了有限元法的可靠性,对PMSM转子机械的准确计算和振动噪声分析具有一定的参考意义。     

搅拌机高效永磁同步电机的设计与分析

永磁同步电机（PMSMs）具有高效、高转矩密度、高功率因数等优点,应用于发电厂辅机系统节能效果显著,具有很好的应用前景好。搅拌机是辅机系统的重要部件,本文基于Easimotor软件的磁路法,为搅拌机设计了一字形、V形、U形与W形转子结构的四种嵌入式PMSMs。在保持定子不变的条件下,比较了四种PMSMs的效率、功率因数与永磁体用量,表明U形转子性能更具有优势,而且永磁体用量少。基于有限元建立了其2D仿真模型,仿真分析空载时的磁场分布与齿槽转矩、额定负载时的磁场分布、平均电磁转矩与转矩脉动,为搅拌机高效永磁同步电机的设计提供参考。