内置式无刷直流电动机齿槽转矩的分析与抑制

齿槽转矩是由永磁体与磁槽之间相互作用而产生的,它会引起转矩脉动.利用虚位移法计算和分析齿槽转矩的影响因素,采用优化极弧、定子开辅助槽和调整定子齿槽宽度三种方法做了定性和定量的分析,并通过对24槽4极内置式无刷直流电动机进行有限元仿真,得出此类电机减小齿槽转矩的有效方法,并分析了对反电动势的影响,为内置式无刷直流电动机设计提供理论参考.     

基于ANSOFT的永磁无刷直流电动机的设计和分析

介绍了运用场路结合法设计的20kW永磁无刷直流电动机,讨论了不同永磁体材料和转子结构的区别,运用有限元软件ANSOFT对该电动机的参数进行有限元计算,与磁路法计算的参数进行对比,并且对该电动机的空载特性、齿槽转矩以及转矩脉动进行分析。     

EPS永磁无刷直流电动机齿槽脉动转矩抑制方法

分析了一种有效降低永磁无刷直流电动机脉动转矩的全新转子结构,并试制了一台12V电动助力转向(EPS)永磁无刷直流电动机,通过对比实验验证了这种方法可以有效降低由齿槽效应引起的无刷直流电动机转矩脉动.     

风机用外转子永磁无刷直流电动机的优化分析

外转子永磁无刷直流电动机是一种新型电机,降低电机齿槽转矩的方法很多停留在理论上。基于Maxwell软件,对分数槽绕组槽极选配、磁极偏移角度进行有限元分析,得到最小齿槽转矩的槽极选配和磁极偏移角,为齿槽转矩的降低提供一种可靠的方法。样机1与样机2试验结果对比,验证磁极偏移对电机性能改善是行之有效的。仿真结果和样机试验结果的各项性能结果误差在8%以内,验证了仿真模型和仿真分析的正确性。     

Halbach永磁阵列无刷直流电机转矩的解析计算和分析

Halbach永磁阵列具有灵活配置电机气隙磁通密度、磁屏蔽的特点,将其用于无刷直流电机以增加电磁转矩、降低齿槽转矩。在保角变换求解电磁场基础上,给出无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的解析计算模型,通过有限元仿真对该模型的准确性进行证明;使用该模型分析每极两块(1P2p)、每极三块(1P3p)Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角对无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的影响,对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach永磁阵列的无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩随永磁体厚度的变化规律。分析结果表明,合理配置无刷直流电机Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角可提高电磁转矩、降低齿槽转矩,当永磁体厚度增加时,Halbach永磁阵列更有利于电磁转矩增加。     

无齿槽无刷直流电动机气隙磁密有限元分析

从分析无刷直流电动机(BLDCM)转矩波动的原因出发,比较了有齿槽和无齿槽无刷直流电动机的结构,用有限元方法对有齿槽和无齿槽无刷直流电动机的气隙磁场进行了分析;分析结果表明无齿槽BLDCM具有一系列特点,为进一步分析此类电机的性能及其结构提供了依据。     

削角磁极抑制永磁电动机齿槽转矩的研究

齿槽转矩对高性能永磁电动机的控制性能有很大影响,其削弱方法是永磁电动机研究的重要内容之一.在分析永磁电动机齿槽转矩产生机理的基础上,根据齿槽转矩解析表达式,研究了采用削角磁极对齿槽转矩的影响.结果表明,不同程度的削角对磁密平方的nz/2p次谐波分量的幅值影响很大,进而影响齿槽转矩的大小.在此基础上,建立了时变运动电磁场有限元模型,对不同程度削角磁极对应的齿槽转矩进行了计算,找到了最佳削角位置.通过对比分析,验证了所得的结论是正确有效的.     

基于Ansoft泵用无刷直流电动机定子冲片的优化设计

为了获得结构更紧凑、体积更小的泵用永磁无刷直流电动机,对其定子冲片进行对称切边优化设计,提出了泵用永磁无刷直流电动机定子切边结构。利用Ansoft软件对不同切边半径的电动机进行有限元分析,分析结果表明,优化后的电动机定子体积减少、材料利用率提高、永磁体利用率略提高。最佳的切边方案不仅能削弱齿槽转矩,而且优化后的电动机空载反电势波形更理想。研究结果为泵用永磁无刷直流电动机定子冲片的优化设计提供了参考。     

定子槽口系数对永磁无刷直流电动机转矩波动的影响

转矩波动是永磁无刷直流电动机产生振动和噪声的主要原因。引起永磁无刷直流电动机转矩波动的原因主要有齿槽效应转矩、电动势波形的缺陷及换相转矩波动等。主要分析了槽口系数对转矩波动的影响,以永磁无刷直流电动机为例,利用有限元分析了整数槽和分数槽电机定子槽口系数变化对齿槽转矩的影响及槽口系数变化对气隙磁密及谐波的影响;最后计算改变槽口系数对电机主要性能的影响。     

整数槽永磁同步电动机磁极偏移的分析与试验

通过对整数槽永磁同步电动机分析与设计,消除使电机产生振动和噪声的电磁力波,减小电机的齿槽转矩。首先对整数槽和分数槽电机的力波含量进行分析,再推导出磁极偏移与齿槽转矩之间的关系,并利用Maxwell 2D有限元分析软件对磁极偏移不同角度进行对比与分析,找出最佳偏移角度,并制作了样机。最后通过永磁体偏移和不偏移的仿真结果与样机试验结果进行对比分析,验证了该方法的正确性,对改善永磁同步电动机的振动和噪声的改善具有实用价值。     

磁极削角表贴式永磁电机解析法建模与分析

通过对磁极削角来降低永磁电机的齿槽转矩,优化永磁磁极形状改变气隙磁密的分布,是一种减小齿槽转矩的常见方法。国内外文献大多都是基于有限元法对变量进行参数扫描,对永磁体如何削角以及削角尺寸的确定方法上解释还比较模糊,尚未解释如何确定最优削角位置。采用解析法,建立磁极削角的解析模型,利用卡特系数对定子有齿尖结构的磁路进行分析,计算了表贴式永磁电机的气隙磁密、反电动势以及齿槽转矩等参数。给出一种最优削角尺寸定量分析的方法,得出齿槽峰值转矩与削角尺寸的变化关系,使获得的齿槽转矩峰值极小。利用有限元法对建立的解析模型进行了验证。     

高性能风机用外转子无刷直流电机的设计与研究

针对电机的技术指标要求,依据电机的电磁设计方法确定电机的主要尺寸。转矩波动的存在导致无刷直流电机的振动和噪音,齿槽转矩是其重要组成部分。基于Maxwell建立该电机二维模型,对其进行有限元仿真分析,利用不等厚永磁体和定子齿冠开槽的方法来降低齿槽转矩,为设计低噪音、低振动高性能无刷直流电机提供一种可靠的方法。最后试制样机,样机测试值和Maxwell仿真值进行对比,验证Maxwell仿真的正确性和降低齿槽转矩方法的可行性。     

无刷直流电动机电枢反应对转矩脉动的影响与分析

采用简化等效磁路图,分析了无刷直流电动机电枢反应作用在永磁体两端面的磁动势影响,进而分析了"三相星接六状态"运行的无刷直流电动机电枢反应磁动势对转子永磁体产生增磁和去磁作用的特征和过程。在此基础上,考虑电动机在负载情况下,通过永磁体工作曲线图,求出工作气隙内由电枢反应作用的磁通变化数值。以一台8槽、18极无刷直流电动机为例,采用上述方法,分析并计算了电枢反应引起的转矩脉动百分比,为无刷直流电动机结构设计和抑制转矩脉动提供了可靠的理论依据。     

无刷直流电动机的参数选择

根据无刷直流电动机(BLDCM)具有矩形波反电动势的特点,对不同的极数与槽数配合(极槽配合)和极弧因数进行对比分析,总结出降低齿槽转矩的规律。利用Ansoft软件分析一台5.5kW的BLDCM样机,分析不同极槽配合、极弧因数对气隙磁场波形、反电动势波形和齿槽转矩的影响,给出了此台BLDCM的参数选择规律,为BLDCM的设计提供依据。     

小型无刷直流电动机振动与噪声的研究

该文首先综述了无刷直流电动机的优点,比较了少槽小型无刷直流电动机的特点。给出了电动机相电势矢量图及绕组构成,分析了电动机径向不平衡电磁力产生的原因。然后对9槽无刷直流电动机电磁转矩进行了计算,比较了不同极数下电动机的转矩特性。利用磁场解析定量研究了具体电动机在矩形波驱动电流换相时的径向不平衡电磁力,比较了在产生相同电磁转矩情况下电机径向不平衡电磁力的相对大小关系,分析了对电动机振动及噪声的影响。最后利用超小型加速度传感器对样机径向振动进行了测试,在无音实验室对样机的噪声进行了测试。实验证明了计算分析结论的正确性,为小型无刷直流电动机的设计提供了参考。     

近似极槽无刷直流电动机降低齿槽转矩方法分析

齿槽转矩的最小化一直是永磁电机研究的难点和重点.为了削弱永磁无刷直流电动机的齿槽转矩,首先利用能量法和傅里叶分解法进行分析并提出了减小齿槽转矩的最佳极槽配合.研究表明:当定子槽与转子极的最小公倍数为2pQ、最大公约数为1时,齿槽转矩最小.在此基础上,研究了近似极槽永磁无刷直流电机极弧长度对齿槽转矩的影响,提出了最低齿槽转矩极弧长度的确定方法;最后利用有限元法对其进行了验证,证明文中提出的方法是正确有效的.     

永磁体削角削弱永磁同步电机齿槽转矩

针对表贴式永磁同步电机齿槽转矩削弱问题,提出一种改进的永磁体削角方法。基于能量法和傅里叶分解推导出齿槽转矩表达式,确认了影响齿槽转矩的因素关系;基于永磁体径向充磁,推导出削角后永磁体剩磁平方的傅里叶系数,提出了削角长度比例系数的最佳确定方法,将齿槽转矩最小化问题转化为二次函数极小值的求解。实验结果表明,该方法确定的削角长度比例系数与有限元仿真结果一致,对4极18槽电机采用0.6~0.9的削角长度比例系数时,齿槽转矩至少削弱了54.4%。     

基于SVM-CSO算法的PMSM齿槽转矩优化

为了削弱永磁同步电动机的齿槽转矩,首先推导齿槽转矩的解析表达式,使用Ansys分析25组削角尺寸下的齿槽转矩,以此为样本空间,利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)获得目标函数,通过纵横交叉算法(Crisscross optimization algorithm,CSO)算法求解得到最优的削角尺寸。最后与有限元软件仿真结果对比,验证了本方法的正确性,为削弱齿槽转矩提供一种新思路。     

国外动态

国外动态大转矩小型无刷直流电动机美国ＥＡＤ公司研制的１８＃规格无刷直流电动机，转子采用粘结稀土永磁体。结构上为一小型组件（直径４．５７ｃｍ），但转矩比以前同规格的都高。该组件输出的最大转矩为０．４３２Ｎｍ，由齿槽效应导致的脉振转矩减小一半，仅２１．６...     

永磁无刷直流电动机结构对转矩脉动的影响

转矩脉动是影响永磁无刷直流电动机输出力矩稳定性和精度的主要因素之一。针对永磁无刷直流电动机结构,推导了其气隙磁密与反电势和转矩脉动的关系,分析了反电势波形对转矩脉动的影响,采用Ansys对电机永磁体的不同充磁方式和不同极弧系数条件下的气隙磁密和转矩脉动进行了仿真,得到了电机反电势波形并计算得到转矩脉动系数,对于无刷直流电动机的电磁设计具有较好的指导意义。