永磁无刷直流电机负载磁场及其电磁转矩的计算

该文在考虑齿槽影响的前提下，建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型，求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对水磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上，结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构，构造出电机绕组的场路耦合模型，由此计算出电机相绕组电流变化波形。在考虑齿槽影响情况下，计算出永磁电机在任意时刻的电枢反应磁场和负载气隙磁场，进而计算出永磁无刷直流电机产生的瞬时电磁转矩，以便定量分析永磁无刷电机的电磁转短被动和绕组换相引起的转矩被动，为分析永磁无刷直流电机的工作特性和振动噪声提供了可靠的依据。     

永磁无刷直流电机空载气隙磁场和绕组反电势的解析计算

该文利用许－克变换构造了考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数，该气隙相对比磁导函数反映了齿槽效应对气隙磁场分布的影响，且这种影响的程度随气隙中的径向位置而变化，在忽略铁心饱和的情况下，结合偏微分方程的解析算法，提出了一种考虑齿槽效应的永磁无刷直流电机空载气隙磁场分布和相绕相反电动势的解析计算方法，计算结果与二维有限元计算结果对比，其计算波形和大小吻合很好，证明此方法是正确的、可靠的、为永磁无刷直流电机优化设计和性能分析提供了基本分析手段。     

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。     

方波、正弦波无刷直流电机及永磁同步电机结构、性能分析

本文首先论述了方波、正弦波永磁无刷直流电机和永磁同步电机本质上并无多大差异，都属于永磁同步电机范畴。然后从电机工作原理结构，和转矩脉动等方面分析了3种电机的不同特点。     

基于有限元的永磁无刷直流电机转矩优化设计

在分析永磁无刷直流电机电磁转矩的基础上,以抑制电机转矩脉动为目标,提出了有限元与最小二乘支持向量机( LS-SVM)及粒子群优化算法相结合的永磁无刷直流电机设计方法,建立了永磁无刷直流电机有限元模型.经有限元计算分析,得到了极弧系数、永磁体厚度和气隙长度对电机转矩脉动的影响曲线,生成了LS-SVM训练样本,经训练得到了永磁无刷直流电机LS-SVM模型,通过有限元计算和LS-SVM模型拟合结果的比较,验证了模型的准确性.利用粒子群优化算法对永磁无刷直流电机LS-SVM模型进行优化,得到了极弧系数、永磁体厚度和气隙长度的最优参数,经有限元计算结果验证了优化的有效性.     

永磁无刷直流电机电感分析及优化设计北大核心

永磁无刷直流电机(PM_BDCM)电感参数的大小,不仅直接影响系统的平均转矩等稳态性能,还与电机换相,转矩波动等动态性能密切相关。在研究永磁无刷直流电机主要参数与其运行控制性能的关系基础上,从优化PM_BDCM系统整体运行与控制视角,推导出了电感值的范围从而既能避免换相失败又能减小转矩脉动,并提出了实现永磁无刷直流电机定子电感设计的方法。实验结果证明,利用所提出的方法,对电机电感进行优化设计可以有效地避免电机的换相失败且对转矩脉动有很好的抑制作用。     

轮毂式永磁无刷直流电动机设计浅析

以外转子永磁无刷直流电机为研究对象,分析了绕组设计、槽极数合理选择和磁钢优化等。并应用Maxwell2D软件,对轮毂式永磁无刷直流电机进行设计分析,给出了气隙磁密、反电势波形及电磁转矩图。有限元分析的结果不仅验证了电机设计的合理性,还为电机的优化设计提供了依据。     

永磁无刷直流电机直接转矩控制

永磁无刷直流电机以其效率高、噪音低、易维护等优点在工业控制的各个领域得到了越来越广泛的应用。但是,永磁无刷直流电机存在较大的转矩波动,这就限制了它在高精度系统中的应用。直接转矩控制具有瞬时转矩控制的特点。它直接在定子坐标系下观测电机的磁链、转矩,并将此观测值和给定值进行比较,差值经滞环控制器得到相应的控制信号,再综合当前的磁链状态来选择相应的电压空间矢量,实现对电机转矩的直接控制。该文尝试将直接转矩控制方法用于永磁无刷直流电机的控制,以期达到抑制转矩波动的目的。仿真及实验结果表明,该文提出的方法能够较好地抑制永磁无刷直流电机的转矩波动,并且具有很高的动态响应速度。     

一种新型低转矩脉动无刷直流电机的设计及其控制方式

提出了一种新型永磁无刷直流电机的设计及其控制方法。通过六相26极结构的解耦方式建立低转矩脉动永磁无刷直流电机数学模型，使每相可以进行并行的、相对独立的反馈控制。在MATLAB／simulink环境下对电机模型及其控制系统进行仿真研究，得到了电机正常工作时的转速及转矩响应波形。实验结果显示电机转速平稳，转矩脉动明显降低，从而验证了该种电机设计与控制方式的合理性和有效性。     

考虑电感影响时永磁无刷直流电机的设计

本文推导了永磁无刷直流电机电感计算公式,并在此基础上引入平均电流和电磁转矩的修正系数,以计入电感的影响,同时也考虑波形不匹配对电流和电磁转矩的影响,因而较以往的计算方法更为准确。     

用半解析法计算永磁无刷直流电机齿槽定位转矩

采用半解析法计算表贴式永磁无刷电机的气隙磁场及其齿槽定位转矩.永磁体和气隙区域用解析法求解,槽形区域用差分法计算.两区域共有部分的磁场计算结果可作为另一场城的边界条件.能真实反映气隙磁场的径向分量和切向分量,由此可准确汁算定子开槽时的齿槽定位转矩,实例计算与有限元分析结果吻合较好,证明了此方法的正确性.     

离心血泵用无刷直流电机优化设计与分析

针对影响离心血泵用电机噪声与振动的气隙磁场和齿槽转矩，对不同极槽配合和不同永磁体充磁方式的永磁无刷直流电机进行了对比分析。首先，在满足离心血泵性能要求的前提下，对电机进行了初步设计，确定了电机的主要技术参数和尺寸。接着，借助有限元分析软件，对比分析了不同极槽配合电机的气隙磁场，对比分析了不同永磁体充磁方式电机的气隙磁场和齿槽转矩。分析结果表明，4极12槽采用平行充磁永磁体充磁方式的电机电磁特性较好，齿槽转矩较小，性能较优。最后，确定了电机的具体参数，完成了电机的优化设计。这些研究为离心血泵用电机的低噪音设计提供了一定参考。     

基于MATLAB解析计算无刷直流电动机的齿槽转矩

介绍了用MATLAB软件解析求解无刷直流电动机齿槽转矩的方法,并用该方法分别计算了径向充磁情况下的定子直槽和斜槽两种情况的齿槽转矩。该方法适用于工程上永磁无刷直流电动机设计和优化。     

基于等效磁网络模型无刷直流电动机磁场分析

针对无刷无铁心直流电动机建立了等效磁网络模型，对其气隙磁场进行分析计算，并以稀土永磁体线性化退磁曲线为分析基础，用解析法计算电机的漏磁系数。计算和实验表明，基于等效磁网络模型对电机气隙磁场进行分析，结果直观，应用方便，是一种值得推广的分析方法。     

基于磁网络模型方波永磁电机气隙磁场的研究

对于方波无刷直流电动机来说,如何保证电机低速运行时转速的平稳是调速电机运行的难点之一,反映在设计上乃是如何有效地设计气隙磁场波形,减小定位转矩。文章针对面向气隙磁极结构的永磁电机,根据磁通管原理形成了永磁电机的等效磁网络,把细分的思想应用于永磁体模拟,建立了永磁体较为精确的网络模型,对影响方波无刷直流电动机气隙磁场及定位转矩的几个参数进行了深入探讨及磁场计算,为永磁电机的设计及动态性能仿真提供了一种有效的分析方法。     

无刷直流电动机控制方法的研究

对传统无刷直流电动机的控制方法进行了总结和分析,并在此基础上提出了一种新的最大转矩控制方法,这种方法可以为无刷直流电动机提高效率提供一定的参考。     

A disc-type motor with co-axial flux in the stator; – influence of magnetic circuit parameters on the torque

 This paper presents a three-dimensional analysis of the magnetic field distribution for a three-phase, disc-type, permanent-magnet, brushless DC motor with co-axial flux in the stator. Calculations are carried out using the 3-D finite element method (FEM). The electromagnetic torque is determined from the Maxwell stress tensor. For comparison, various dimensions of permanent magnets, pole shoes and air gap are analysed. It is shown that the ripple-cogging torque can be effectively reduced by an appropriate permanent magnet width and air-gap length. The simulation results are in good agreement with experimental data obtained from the prototype motor. Received: 31 July 2001/Accepted: 18 September 2001