扇形绕组盘式力矩电机设计

为了提升盘式力矩电机转矩,提出采用PCB定子扇形绕组结构,对定子中扇形绕组的覆铜厚度、覆铜宽度、导体之间的最小距离等参数进行设计,对比普通轴向充磁与Halbach排布时气隙磁密的正弦性,确定永磁体转子的排布方式.根据计算所得的参数对电机进行建模,并使用Maxwell有限元分析仿真软件进行仿真分析,对比定子绕组形状为圆形绕组、梯形绕组、扇形绕组时电机的负载转矩大小.搭建实验平台,完成样机实验,仿真和实测结果表明扇形绕组定子结构的转矩优于其他结构形式.     

永磁同步电机直接交轴磁链控制

隐极式永磁同步电机转矩中定子磁链幅值和转矩角均为可控变量,两者的共同作用效果即为交轴磁链.以定子绕组星形连接的永磁同步电机为例,提出了一种通过控制交轴磁链实现对电机转矩直接控制的方法.该方法直接根据转矩控制要求选择优化的电压矢量实现对电机交轴磁链的控制,不要求保持定子磁链幅值恒定,不需要复杂的坐标变换.仿真结果验证了理论分析的正确性和控制方法的可行性.     

分数槽低速大转矩永磁同步电机设计

设计了一种30槽32极分数槽低速大转矩永磁同步电机(FS-PMSM),分数槽绕组采用上下左右四层绕线方法,突破了常规的单、双层绕组方法,通过有限元方法对电机电磁转矩进行分析,发现选择合适的槽电势偏移角不但可以增加一定的电磁转矩,而且可以有效减小转矩波动。在综合考虑电机转矩性能和气隙磁密正弦性的基础上,采用钕铁硼永磁与铁氧体永磁相结合的方法,对电机转子磁极结构进行优化,减少了钕铁硼永磁体的用量,降低了电机造价;对空载反电势进行谐波分析,优化后的磁极结构能减少反电势中的谐波含量。对电机进行二维动态仿真,结果表明方案设计合理,能够表现良好的性能,对此类电机设计与优化具有较高的参考价值。     

田口方法在永磁同步电机结构优化中的应用

针对永磁电机传统局部优化方法不能实现多目标优化的问题,提出了一种基于田口方法的优化方法。通过运用田口方法对分数槽集中绕组永磁同步电动机的气隙长度、极弧系数、永磁体厚度、定子齿宽和槽口宽度进行优化,使电机效率、齿槽转矩、单位质量永磁体产生转矩等性能最佳。利用田口正交实验建立正交矩阵,并结合统计学,分析各优化变量对优化目标的影响,最终得出多优化因子的最佳组合。利用有限元法对优化后的电机进行二维瞬态场分析,得到电机在负载条件下磁场分布以及相关特性。实验数据及相关分析表明,田口方法适用于分数槽集中绕组永磁同步电机的优化设计,并且能有效地抑制电机的齿槽转矩。     

宽调速范围低转矩脉动的一种新型内置式永磁同步电机的设计与分析

宽调速范围与低转矩脉动一直是设计电动汽车用内置式永磁同步电机时所追求的重要目标.设计了一种转子结构为W的新型内置式永磁同步电机,并进行了绕组结构优化与性能分析.利用有限元分析法,将所设计的电机初始模型、优化模型以及转子结构为一字型的传统内置式永磁同步电机模型进行了对比分析.通过对电机的永磁体用量、dq轴电感、弱磁调速能力、齿槽转矩以及纹波转矩等重要参数的详细对比分析,最终选择了36槽8极转子结构为W的内置式永磁同步电机设计方案.此方案在保证电机转矩、功率要求的前提下,可以获得较宽的调速范围和较小的整体转矩脉动.     

有限转角无刷力矩电机设计方法研究

提出并设计了一种双余度稀土永磁有限转角无刷力矩电机，对该电机的基本结构进行了研究，给出了电磁转矩、反电势和绕组电感的计算方法，并进行了样机试制。样机测试结果表明，该电机出力大、响应快，可满足航空直接驱动伺服阀的要求，具有重要的应用前景。     

新型抽油机用盘式永磁电机的磁场与力特性

为了提高传统游梁式抽油机的效率并简化系统结构,提出了用盘式永磁电机直接替代原系统的三相感应电机及减速机构,新系统采用背靠背双盘式永磁电机直接驱动连杆.考虑盘式永磁电机磁场分布的特点,采用三维有限元方法分析了该电机一对极下气隙中的磁通密度,计算了空载电动势、转矩与轴向吸力,其中电机转矩和空载电动势与样机实验值相吻合,证明了三维有限元分析的结果比传统设计方法更准确.研究表明,盘式永磁电机驱动的新型抽油机结构简单,效率高,并能够在低速时提供大转矩,有利于抽油机的起动.     

极宽调制式永磁电机削弱齿槽转矩分析与实验

由于齿槽转矩的存在会使电机产生转矩振荡和噪声,根据齿槽转矩的产生机理,对比现阶段抑制齿槽转矩的几种方法,指出极宽调制式永磁电机在削弱齿槽转矩方面的可行性.通过有限元电磁场分析软件Ansoft对传统表面式永磁电机和极宽调制式永磁电机进行模拟仿真,计算两种结构永磁电机的齿槽转矩,并设计构建一个由角度传感器、永磁电机、扭矩扳手等器件组成的齿槽转矩测试系统,并对两种不同结构样机的齿槽转矩进行实验.实验结果与Ansoft仿真结果具有一致性,证明了极宽调制式电机降低永磁电机齿槽转矩方法的正确性,极宽调制方法也是削弱齿槽转矩的有效方法.     

永磁体层数与定子槽数对内置式分数槽集中绕组永磁电机性能的影响分析

为分析不同永磁体层数与定子槽数的作用效果,探究了具有多层永磁体结构的内置式分数槽集中绕组永磁同步电机的性能,设计并制造了9槽10极与18槽10极电机的仿真模型与原型机,采用有限元软件分析了不同永磁体层数与定子槽数对电机输出转矩、齿槽转矩、气隙磁密和齿部磁饱和等电磁特性的影响。理论分析及实验结果均表明,相比于9槽10极,18槽10极电机可以更好地抑制转矩脉动并提升平均输出转矩,同时,双层永磁体电机相比单层永磁体电机具有更优异的性能。     

面装极宽调制式永磁电机齿槽转矩研究

为了抑制面装式永磁电机的齿槽转矩,在对比了抑制齿槽转矩常用方法的基础上,提出永磁体正弦极宽调制方法,结合实例样机设计面装式永磁电机永磁转子极宽调制结构、尺寸和参数.利用有限元方法对传统面装式永磁电机和极宽调制式永磁电机内部电磁场进行计算,得到2种结构的永磁电机气隙磁场波形和齿槽转矩特性曲线;与传统面装式永磁电机相比,极宽调制方法可使气隙磁场波形正弦化程度提高38.98%;研制传统面装式永磁电机和极宽调制式永磁电机样机,并设计构建一个由角度传感器、扭矩扳手和样机电机组成的齿槽转矩实用测试系统,对2种不同结构样机的齿槽转矩进行了实验检测.对于2种实例样机,与传统面装式永磁电机相比,有限元分析计算结果和实验结果表明,正弦极宽调制方法可以使齿槽转矩分别降低30.5%和30.9%,可见永磁体正弦极宽调制方法是一种抑制面装式永磁电机齿槽转矩的有效方法之一.     

Optimization of rotor shape for constant torque improvement and radial magnetic force minimization

The design of notch and barrier was optimized in order to improve the characteristics of constant torque while minimizing the cogging torque that occurs as a result of teeth and slot structure. The barrier was installed in order to minimize the cogging torque and torque ripple by finite element method (FEM) with a reduced barrier width toward the center of magnetic pole. The position and width of notch, which can offset cogging torque, can be calculated with energy distribution of air-gap using Fourier series. The optimized model demonstrates a 60% decrease in the cogging torque, a 75.3% decrease in the torque ripple and a 3% increase in the operating torque when compared with the basic model.     

电动汽车用永磁游标电机的设计与研究

提出具有低速大转矩特性的电动汽车用转子双边永磁型游标电机,结构上采用双定子、中间转子形式.内、外定子设计有能够完成磁通调制作用的调磁齿,转子磁极直接面向两侧气隙,实现了磁场内、外侧的双重调制,增强了电机转矩的输出能力.阐述了该电机的工作原理、说明了设计方法,给出电机设计参数及结构、装配示意图,以转矩的最大输出为目标,对内、外定子调磁齿周向宽度、径向高度及极弧系数等对电机性能有较大影响的结构参数进行优化研究,建立该电机的二维有限元模型,对该电机的电磁性能进行仿真分析,计算结果验证了理论分析的正确性.     

横向磁通开关磁阻电机转矩能力的分析

设计了1台永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机(PM-shield TFSRM)。通过在定、转子极间装设永磁体来屏蔽气隙中的漏磁,以提高输出转矩。采用三维有限元分析方法对电机的磁场进行了分析,表明了永磁屏蔽的有效性。在相同电流通过时,具有永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机的平均转矩比没有永磁屏蔽的提高近1倍。     

Polyphase Multipole Resolvers for Improving Ripple Torque

ＰｏｌｙｐｈａｓｅＭｕｌｔｉｐｏｌｅＲｅｓｏｌｖｅｒｓｆｏｒＩｍｐｒｏｖｉｎｇＲｉｐｐｌｅＴｏｒｑｕｅ￥ＳＵＮＬｉ；ＬＩＴｉｅｃａｉ；ＬＵＹｏｎｇｐｉｎｇ；ＺＨＡＮＧＺｈｉｚｈｏｎｇ（孙力，李铁才，陆永平，张志忠）（Ｄｅｐｔ．ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎ...     

直接驱动低速横向磁场开关磁阻电机研究

为了提高开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的转矩密度,实现低速、大转矩输出,满足伺服和电动车等直接电气驱动系统的要求,提出一种新型横向磁场开关磁阻电机(transverse flux switched reluctance motor,TFSRM)。将横向磁场电机的原理应用于开关磁阻电机,简化电机结构复杂程度,提高电机的转矩密度。详细介绍该电机工作原理及结构特点,运用三维等效磁网络法分析样机定、转子不同相对位置时的磁场分布,计算恒电流控制时电机的矩角特性。设计基于DSP(digital signal processor)的电流闭环控制系统,并对样机进行试验。试验结果与理论分析相吻合,理论分析与设计方法的可行性和有效性得到验证。     

齿面摩擦激励对面齿轮传动系统 振动特性的影响

以正交面齿轮传动系统为研究对象,建立了考虑齿面摩擦激励的面齿轮传动系统非线性动力学模型,基于4~5阶的自适应变步长的龙格库塔法对该模型进行数值仿真求解,结合分岔图、时间历程图、poincare图等分析齿面摩擦系数对系统的振动特性的影响,并研究不同参数对系统响应发生倍周期分岔时摩擦系数临界点的影响。结果表明:系统响应随齿面摩擦系数的增大依次呈现出单周期简谐响应、倍周期次谐响应、混沌响应;面齿轮齿宽和圆柱齿轮驱动扭矩越大,系统响应发生倍周期分岔时的摩擦系数临界点数值越大,且随着齿宽和驱动扭矩的增大,其摩擦系数临界点变化曲线斜率越小,驱动扭矩对其变化曲线斜率较齿宽影响大;面齿轮齿数和系统齿侧间隙越大,系统响应发生倍周期分岔时的摩擦系数临界点数值越小,其摩擦系数临界点变化曲线斜率随面齿轮齿数增大而减小,而齿侧间隙对其变化曲线斜率基本没有影响。     

Analysis and Reduction of Cogging Torque in PM Torque Motors

ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＲｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣｏｇｇｉｎｇＴｏｒｑｕｅｉｎＰＭＴｏｒｑｕｅＭｏｔｏｒｓＬＵＹｏｎｇｐｉｎｇＣＵＩＹｕｅＬＩＵＹａｎｂｉｎ（陆永平，崔，刘彦彬（Ｄｅｐｔ．ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓ...     

轴向磁化永磁微电机转矩与最小尺寸

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,采用基于单元边的有限元方法对双转子电机的转矩进行了仿真计算,并将直径为20 mm电机的一系列转矩计算结果和实验测得结果进行了比较,计算值和实测值基本一致。得出了轴向磁化永磁微电机定子线圈线宽和线间距均为50μm的最佳布线密度。分析了电机在结构、转矩和气隙磁场多方面因素共同限制下所能达到的最小尺寸,即精密机械意义上的能满足实际应用的最小电机直径为10 mm,厚度为5．2 mm,通以0．1 A的电流时能获得47μN·m的转矩。分析方法和结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导做用。     

月球探测车车轮数目的选取

为合理确定月球探测车车轮数目,借助地面力学的相关知识,考虑到车轮行驶时的沙土回弹沉陷量,建立了车轮前进与转弯时的轮地接触模型,进而推导了单个车轮的前进总阻力矩、转弯总阻力矩以及驱动力矩计算表达式。在一定范围轮宽与轮径条件下,得到了单轮驱动力矩、前进阻力矩和转向阻力矩与沉陷量之间的关系曲线。通过分析找到使车轮驱动效率较大的沉陷量区间。以此为基础,给出了合理选择车轮数目的操作流程图,并比较了不同轮数探测车的优缺点,可为全面合理确定车轮数提供参考。     

基于零矢量的BLDCM DTC换相转矩脉动抑制方法

无刷直流电机直接转矩控制由于反电势非正弦以及两相导通模式,产生较大的换相转矩脉动. 本文提出一种优化的无刷直流电机直接转矩控制电压矢量选择表,有效降低了换相转矩脉动幅值. 通过数学推导对新定义的不同零电压矢量在换相过程所产生的换相转矩脉动进行对比分析. 结果显示,通过上管和下管零矢量的组合使用,换相转矩脉动可以得到有效抑制. 仿真及实验结果验证了理论分析的正确性.