注塑机用永磁同步电动机的设计与分析

为改善注塑机用永磁同步电动机的气隙磁密波形,降低振动和噪声,提出一种新的转子结构。设计了一台8极36槽永磁同步电动机,在转子铁心上适当打孔和开槽,借助电磁场有限元分析软件ANSYS Maxwell,建立电机模型,并对电机空载气隙磁场、齿槽转矩、电磁转矩及径向电磁力波进行了分析与计算,仿真结果表明,采用该转子结构可减少电机转矩脉动和气隙磁场谐波。样机试验结果验证了该电机设计的合理性。     

舰用泵高功率密度永磁同步电机设计与分析

根据舰艇水泵对其配套电机要求的特殊性,设计了具有自起动能力的舰艇水泵高功率密度永磁同步电动机。采用"场-路-运动"耦合时步有限元方法,对所设计电机的起动电流、起动时间、稳态转矩脉动进行了计算,分析了负载类型、转子系统转动惯量、V型永磁体槽间距、键槽方案对高功率密度自起动永磁同步电机起动性能和稳态转矩脉动的影响。结果表明,自起动永磁同步电机带水泵型负载时比带恒转矩负载时起动性能更优,起动性能随转子系统转动惯量增大而变差,减小空载气隙磁密5、7次谐波有利于降低自起动永磁同步电机稳态转矩脉动。     

异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的解析分析和削弱措施研究

现有的齿槽转矩研究主要集中在定转子单边开槽的永磁电机,而异步起动永磁同步电动机定转子双边开槽,其齿槽转矩目前尚无有效的研究方法。文中提出了一种新的转子永磁磁动势等效方法,有效避免了转子开槽导致的气隙计算复杂性,基于能量法给出了异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的解析分析方法,分析了极槽数配合及定子斜槽对齿槽转矩的影响。研究了通过改变转子齿宽及转子不等齿宽配合削弱异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩,并给出了相应的转子齿宽确定方法。利用有限元法验证了上述削弱措施的有效性,并分析了对电机性能的影响。     

基于定子齿冠偏心的外转子永磁电机转矩波动抑制

为了抑制12槽10极风机用外转子永磁同步电动机的转矩波动,研究了定子齿冠偏心的结构。该方法基于不等气隙长度的思想,保持了初始结构的定子齿冠极弧中间部分对应的气隙长度不变,而齿冠两边对应的气隙长度变宽。利用有限元分析软件对采用定子齿冠偏心结构的外转子永磁同步电机进行仿真计算分析,研究了不同偏心距离下电机的转矩波动系数,并分析了齿冠偏心对于输出转矩大小、齿槽转矩以及气隙磁场谐波畸变率的影响。仿真实验结果表明,采用定子齿冠偏心的结构,能有效地抑制输出转矩的波动和齿槽转矩的幅值,使气隙磁密波形得到改善。     

内置式永磁同步电动机转子结构的优化设计

为减小永磁同步电动机齿槽转矩和转动惯量,通过对永磁电机的齿槽转矩数学模型和空载轭部磁场进行分析,得出了通过采取辅助槽有效降低齿槽转矩,并在不影响其性能的前提下凿空转子铁心以减小转动惯量,然后以一台7.5 kW的内置式永磁同步电动机为例,采用上述方法对其转子结构进行了优化设计,最后通过Ansoft软件有限元分析验证了该方法是有效的。     

采用气隙不均匀改善永磁同步电机性能

为使内置式永磁同步电动机稳定运转,本文选用转子偏心致使气隙不均匀来改善磁场波形,将齿槽转矩幅值下降。同时铁心损耗降低和输出转矩提高,电机的性能得到提高。基于Maxwell 2D对不同最大气隙δmax、最小气隙δmin组合对应的偏心距H进行扫描分析,得到齿槽转矩最小的偏心距H。再对比分析气隙均匀和不均匀时气隙磁场波形、输出转矩和铁心损耗,仿真结果表明合理的气隙不均匀可以改善电机性能。最终试制一样机,获得样机试验结果与Maxwell仿真值比照,误差小于8%,验证了Maxwell设计电机的高精度。     

非晶转子再制造电机齿槽转矩研究及优化

为提升电动汽车用永磁电机性能,用低损耗非晶转子代替原电机硅钢转子。基于磁路模型,推导了考虑转子磁导的气隙磁密表达式,研究了转子磁导率、转子径向厚度、气隙长度对齿槽转矩的影响。通过仿真计算,分析了再设计转子的偏心深度和磁极夹角对再制造电机性能的影响,提出了非晶转子磁极夹角-偏心外圆组合再设计方法。结果表明,相比原电机,优化后再制造电机的齿槽转矩降低了22%,输出转矩提高了0.5 Nm,铁耗降低了20 W,效率提高至97.72%,性能获得明显提升。     

转子动态偏心对永磁同步电机性能的研究

在工程中由于偏心不同程度的存在气隙不均匀的情况,势必影响气隙磁场分布,进而影响齿槽转矩的大小,现通过解析法研究了转子动态偏心对齿槽转矩、气隙磁密与反电势的影响。基于Maxwell 2D建立48槽8极表贴式永磁同步电机的仿真模型,结果表明齿槽转矩随着偏心度的增大而略有减小,气隙磁密随着偏心度的增大而增大,反电势随着转子偏心距的增大并没有改变。     

风机用外转子永磁同步电动机的优化分析

为了削弱风机用外转子永磁同步电动机的齿槽转矩,使其性能得到改善。根据永磁同步电动机产生齿槽转矩机理进行分析得知,通过采用不等厚永磁体和对极弧系数进行优化,可以有效降低永磁电机的齿槽转矩。本文以一款24槽8极风机用外转子永磁同步电动机存在较大的齿槽转矩为例,基于Maxwell 2D建立该款电机有限元模型,将磁钢的偏心距和极弧系数分别设为变量,进行扫描分析,仿真结果表明,在合理的范围内,存在一个最优的偏心距和极弧系数使该款电机的齿槽转矩得到明显削弱。因此,本文为降低风机用外转子永磁同步电动机的齿槽转矩在理论上提供了较高的参考价值。     

不带起动绕组的小型风机用自起动单相永磁同步电动机

提出一种适用于驱动风机的新型自起动单相永磁同步电动机。与常见的自起动同步电动机不同,这种自起动同步电动机不带起动绕组。本文首先提出和讨论了该种永磁同步电动机自起动的条件,包括空载起动、最大限度减小齿槽转矩和转子转动惯量等。在此基础上完成了该电动机电磁方案设计和样机试制。本文也给出了该电动机基于Ansys有限元软件的仿真结果。样机测试结果和仿真结果表明,本文的分析和设计是可行的,其结果具有一定的理论意义和实用价值。     

单相LSPM同步电机起动性能分析

自起动永磁同步电动机可应用于空调压缩机等需要较高效率的场合,在制冷领域中有着广阔的应用前景并成为新的研究热点。本文采用时步有限元法,建立了单相自起动永磁同步电机的二维非线性数学模型,并对电机的起动过程进行仿真计算,并结合试验测试结果分析了转动惯量、定转子电阻、永磁体尺寸和参数、起动电容、PTC的阻值、不等气隙对起动性能的影响。本文的工作为优化单相自起动永磁电机的电磁设计和改善调速系统的动态性能奠定了基础。     

电动汽车用永磁同步电动机动态性能的改善

永磁同步电动机具有转矩波动小、控制精度高的特点,特别适合于电动汽车。齿槽转矩是转矩波动重要的组成部分。基于Maxwell有限元软件建立电机模型,采用不均匀气隙设计和转子铁心合理的挖孔措施来改善气隙磁场波形,消弱齿槽转矩和增大输出转矩,这样可以提高电机的响应速度的目的。最后,通过试制样机,对测试值与仿真值进行对比,论证了Maxwell仿真设计的正确性。     

基于改变定子齿槽参数的异步起动永磁同步电动机齿槽转矩削弱措施研究

齿槽转矩是永磁电机的共有问题,是该类电机设计中需要重点考虑的问题之一。异步起动永磁同步电动机能够利用笼型转子产生的异步转矩实现自起动,齿槽转矩的存在会对电机的运行产生不利影响。研究了通过改变定子齿槽参数削弱异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩,分别推导了改变定子齿宽、定子不等齿宽配合及定子不等槽口宽配合时的齿槽转矩解析表达式,给出了相应地能有效削弱电机齿槽转矩的定子齿槽参数确定方法。有限元计算结果表明,上述措施能有效削弱异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩,并且不会对电机性能产生较大影响。     

内嵌式弧形永磁体单相自起动永磁同步电机设计

根据Maxwell 2D有限元软件分别对内嵌式矩形永磁同步电机、内嵌式弧形永磁同步电机进行有限元分析,并对这两款单相自起动永磁同步电机动态性能进行对比。最后得出结论:弧形永磁体单相永磁同步电动机的齿槽转矩显著减小和输出平均转矩提高,电机性能得到明显的改善。     

低速永磁同步电动机转子的充磁工装

ＴＤＹ系列低速永磁同步电动机是一种利用定、转子齿槽效应所引起的气隙磁导变化来工作的交流低速同步电动机,其转矩大、转速低且稳定、使用寿命长,适应于要求低转速的场合。１老式充磁工装ＴＤＹ系列低速永磁同步电动机的转子由三段硅钢片铁心和两块圆形薄片磁钢及轴、...     

永磁同步电动机齿槽转矩优化设计仿真

分数槽集中绕组永磁同步电动机因产生齿槽转矩及大量的磁动势谐波,会影响电机的工作性能。在分析齿槽转矩及谐波产生原理的基础上,确定了齿槽转矩及磁动势谐波影响因素,对电机结构进行了综合优化设计。针对一款400 W永磁同步电动机,通过对绕组系数、齿槽转矩、力波振动和谐波损耗综合分析,设计了12槽10极双层并联绕组和不开槽定子结构;采用环形永磁体以优化气隙磁密;以体积、成本、性能为综合指标,设计了电机各部分尺寸。通过有限元分析法对电机静磁场特性、空载气隙磁密、齿槽转矩及空载反电动势进行了仿真分析。制造样机并进行了性能测试。仿真与测试结果表明,该电机设计合理,性能优良。     

内置式“V”型永磁同步电动机的转子结构优化

为了使整数槽内置式"V"型永磁同步电动机平稳运行,本文采用磁极偏移和转子偏心相结合的方法来降低电动机的齿槽转矩。基于Maxwell 2D对磁极偏移角度和转子偏心距进行扫描,得到最佳偏移角度和偏心距,这样为永磁同步电机降低齿槽转矩提供了一种可靠的方法。最后试制样机,通过和原先电机对比分析可知,电机的电气性能得到改善。     

分段式Halbach阵列永磁同步电机非理想气隙磁场建模分析

Halbach阵列是一种特殊的永磁体充磁方式,可以提供理想的气隙磁密,且转子无需采用铁磁材料。由于定子开槽,永磁同步电机定转子气隙不均,气隙磁密谐波增加,产生齿槽转矩。本文利用子域模型法建立了分段式Halbach阵列永磁同步电机空载磁场解析模型。其解析模型计算结果与有限元结果相比,两者气隙磁密波形吻合较好。该解析模型为进一步研究电枢反应、齿槽转矩等性能奠定了基础。     

Halbach阵列双转子永磁电机磁场分析与转矩计算

双转子永磁电机是一种具有高转矩密度、高运行效率新型永磁电机,双层气隙结构也使电机内部磁场分布更加复杂、转矩波动更为严重。为进一步改善该电机气隙磁场分布,降低输出转矩脉动,内、外侧转子分别建立新型Halbach阵列磁体,使两部分转子同时获得理想的单边磁场。通过建立双转子电机二维有限元模型,计算和分析了电机内、外转子的径向气隙磁密、齿槽转矩、输出转矩脉动等特性,并与径向充磁双转子电机进行比较。结果表明,该方法可以有效优化气隙磁密,降低转矩脉动系数,提高电机运行稳定性。     

永磁同步电机转子磁极优化技术综述

永磁同步电机的电磁转矩、转矩波动、电磁振动与噪声等电机性能与气隙磁密波形密切相关。减小气隙磁密中的谐波含量能够有效地削弱齿槽转矩、抑制转矩脉动,减小电机振动,提升电机的整体性能。对表贴式和内置式永磁同步电机来说,可以分别通过优化永磁体形状和转子表面铁心形状(统称为转子磁极优化技术)来减小气隙磁密中的谐波含量。该文回顾并总结了近年来国内外学者在永磁同步电机转子磁极优化技术方面所进行的研究工作,将不同的转子磁极优化技术进行归类,比较其优缺点。最后探讨了转子磁极优化技术尚存在的一些问题和未来发展的主要方向。