基于槽口偏移的永磁同步电动机齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机设计制造中必须考虑的关键问题之一。为了抑制永磁同步电动机的齿槽转矩,采用傅里叶级数的方法对齿槽转矩进行分析,研究了单个槽对应的齿槽转矩与电机总齿槽转矩之间的关系。将电机电枢槽沿着旋转方向划分为偶数组,分析推导了单个电枢槽组对应的齿槽转矩,采用将相邻的电枢槽组设为对应组,通过将一组或者多组电枢槽组的槽口偏移适当角度的方法,使得对应组间齿槽转矩分量互相抵消,从而抑制电机总齿槽转矩特定次数的谐波,削弱总齿槽转矩幅值,并给出了具体偏移角度的公式。以一台12槽8极永磁同步电动机为例,仿真分析结果表明,采用该方法能有效抑制永磁同步电动机总齿槽转矩的基波以及低次数谐波,使得电机齿槽转矩幅值明显下降。     

基于谐波分析的永磁电机齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一,也是设计制造过程中必须考虑的关键问题。为抑制电机的齿槽转矩,采用解析法与有限元法相结合的方式,研究了一种开辅助槽抑制电机齿槽转矩的方法。运用傅里叶级数对电机的齿槽转矩进行谐波分析,得到齿槽转矩的基波以及各次谐波的大小;将开辅助槽电机的齿槽转矩简化看作辅助槽与磁钢产生的齿槽转矩与原有电机的齿槽转矩的叠加,利用解析法确定辅助槽的开槽位置,使得特定位置的辅助槽与磁钢产生的齿槽转矩的谐波分量与电机原有的齿槽转矩的特定的谐波分量互相抵消,从而抑制齿槽转矩的基波以及低次数谐波分量,使得齿槽转矩幅值下降,并给出了具体的辅助槽位置公式。结合有限元方法,采用与普通槽相等的槽口宽度,并对辅助槽的深度进行仿真分析,得到最优的辅助槽深度。仿真结果表明,在特定的位置上开特定个数的辅助槽,能对齿槽转矩的基波与低次数谐波起到明显的削弱作用,降低齿槽转矩幅值。     

永磁电机齿槽转矩的产生机理与抑制方法

齿槽转矩是永磁电机中一个不可避免的问题,它对电机特性和控制精度有着重要影响。文章通过研究基本的齿槽效应,将其进行叠加,得出了完整的齿槽转矩,提出了齿槽转矩的抑制方法,并利用有限元分析软件进行了验证。     

表贴式永磁同步电机齿槽转矩抑制的方法

永磁同步电机以其体积小、效率高等优点,已经广泛的应用在工业设备、家电产品和自动控制系统等高要求、高性能的设备中,但是齿槽转矩的存在对永磁电机的运行有着十分不利的影响。齿槽转矩影响了永磁电机的运行性能,因此很多文章研究如何抑制齿槽转矩,将齿槽转矩减小到普遍可以接受的程度。本文全面的对现阶段国内以及国外相关齿槽转矩削弱方法的现状以及削弱电机齿槽转矩的意义进行了综述,详细论述了齿槽转矩产生的机理,从表贴式永磁电机本体设计及参数优化出发,分析文献中齿槽转矩主动削弱方法的优缺点。     

定子齿开槽对永磁电机齿槽转矩的影响

在简述齿槽转矩产生机理的基础上,根据解析表达式讨论了定子槽数对齿槽转矩的影响。并建立电机电磁场模型,通过有限元法,定量分析永磁电机齿槽转矩,对不同结构的辅助槽对应的齿槽转矩进行对比计算,并对定子齿开槽对齿槽转矩的影响进行分析。结果表明,合理的定子齿开槽可以有效抑制齿槽转矩。     

永磁电机齿槽转矩综合抑制方法研究现状及展望

由于永磁电机固有的结构特点,存在齿槽转矩,影响电机的低速性能和高精度定位.系统阐述了永磁电机齿槽转矩的研究现状,分析了齿槽转矩的产生机理和分析计算方法,归纳总结了齿槽转矩抑制方法,深入分析了各种方法的优缺点和适用场合,最后展望了永磁电机齿槽转矩的研究重点、难点以及研究方向.     

计及加工误差的永磁电机齿槽转矩抑制研究

加工误差导致的定子形变会显著影响永磁电机的齿槽转矩。文章通过建立理论解析模型对考虑了定子形变的齿槽转矩进行了分析,并发现定子形变引入的极数的倍数次的转矩谐波分量是齿槽转矩增大的主要原因。在进一步研究中,文章提出了一种齿槽转矩的抑制方案,即根据定子冲片形状,采用按一定规律将定子沿轴向逐段偏移的方法来削弱齿槽转矩。有限元分析和样机测试均证实了该方法的有效性。     

基于GPR-PSO模型的PMSM齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一,是电机设计过程中必须考虑以及解决的关键问题。为了抑制表贴式永磁同步电动机(PMSM)的齿槽转矩,以PMSM齿槽转矩幅值为目标,以极弧系数、偏心距、磁钢充磁方式、定子槽口宽度为变量,研究了通过GPR-PSO模型方法来进行抑制齿槽转矩。利用正交实验设计安排了变量的配对,以一款48槽8极PMSM为例进行仿真,形成关于齿槽转矩幅值与变量的样本数据集。通过高斯混合回归模型(GPR)对该样本数据集进行拟合,构建拟合函数,检验了拟合模型的精度。以构建的拟合函数为适应度函数,通过粒子群算法(PSO)进行寻优,得到最优解,削弱了PMSM的齿槽转矩。结果表明,GPR-PSO模型能有效降低电机的齿槽转矩。     

定子齿冠开辅助凹槽抑制永磁电机齿槽转矩

永磁电机定子齿冠开辅助槽可以有效抑制电机齿槽转矩。以一台20槽16极的永磁电动机为例,通过有限元法建立电动机电磁场模型,利用Ansoft软件分析了辅助槽对永磁电机齿槽转矩大小的影响。研究表明,齿槽转矩的大小与电机的极槽数、辅助槽的尺寸、间距和槽型的选择有关,设计辅助槽要遵循一定的规则,合理设计定子齿冠的辅助凹槽可以有效抑制齿槽转矩,反之则可能反会增大齿槽转矩。     

一种抑制永磁盘式电机齿槽转矩的新方法

齿槽转矩最小化是高性能低成本永磁盘式电机设计所追求的目标之一。以一永磁盘式轮毂电机为研究对象,围绕盘式电机齿槽转矩优化问题,提出一种定子齿顶增加辅助凸部以抑制齿槽转矩的新方法;随之推导了基于能量法与傅里叶变换的此优化策略下永磁盘式电机齿槽转矩解析式,并将其应用于齿槽转矩的定性分析;而后应用三维电磁场有限元分析软件Ansoft Maxwell模拟计算此化策略下盘式电机的齿槽转矩,并将辅助凸部参数对齿槽转矩的影响进行了详细探讨;而后根据有限元仿真结果试制了一样机并搭建了相应的测试系统,实验结果也验证了仿真的正确性。研究表明,合理的辅助凸部的引入能较大程度的抑制齿槽转矩,且新工艺的应用能显著降低盘式电机的生产制造成本。     

基于遗传算法的外转子PMSM齿槽转矩优化

永磁同步电动机具有较好的动态性能以及较高的功率密度,但由于永磁体与铁心之间会发生相互作用而产生齿槽转矩,导致永磁同步电机的输出转矩发生波动,因此永磁同步电机的齿槽转矩的优化显得极为重要。为了削弱齿槽转矩,使用解析法分析并选择了一系列与齿槽转矩密切相关的参数,再采用了一种改进的遗传算法结合有限元法对永磁同步电动机的齿槽转矩进行优化。优化结果表明,与原设计相比,使用该算法优化能明显削弱永磁同步电机的齿槽转矩,且不会对电机的输出转矩产生过大的影响。     

盘式永磁直流电动机齿槽转矩特性

分析了盘式永磁直流电动机齿槽转矩问题产生的原因,利用麦克斯韦张量法分析定位齿槽转矩。阐述了齿槽转矩产生的机理,利用Ansoft有限元仿真软件对齿槽转矩特性进行研究,找出了一个最优的削弱盘式永磁电机齿槽转矩的方法。     

基于分块永磁磁极的永磁电机齿槽转矩削弱方法

基于齿槽转矩的周期性以及永磁磁极与槽口相对位置的不同对齿槽转矩分布的影响,采用叠加法研究了分块永磁磁极削弱齿槽转矩的方法。该方法无需计算永磁分块导致的复杂的气隙磁通密度分布,而基于不同分块之间与槽口相对位置的变化导致的不同的齿槽转矩的分布,通过合理选择永磁分块数、分块宽度及分块间隔,可使得不同分块产生的齿槽转矩相互抵消,从而有效地削弱齿槽转矩。针对每极整数槽和非整数槽结构,推导得到了永磁分块数、分块宽度以及分块间隔之间关系解析表达式。有限元计算表明,本文得到的确定方法可有效地削弱齿槽转矩。     

磁极偏移削弱永磁电机齿槽转矩方法

研究了永磁电机磁极偏移对齿槽转矩的影响,发现当每极槽数不为整数时,磁极偏移会引入新的齿槽转矩谐波.因此要通过磁极偏移减小齿槽转矩,除了减小永磁体对称时存在的齿槽转矩谐波外,还要减小新引入的低次谐波.为解决现有的永磁体偏移角度计算方法存在的不足,本文推导了磁极偏移时齿槽转矩的表达式,提出了确定永磁体偏转角度的新方法.有限元计算结果表明:与现有的方法相比,本文提出的磁极偏移角度计算方法得到的偏转角度对原有齿槽转矩谐波以及新引入的低次谐波都有较好的削弱作用,因此能较好地减小齿槽转矩.     

基于有限元方法的双定子永磁同步发电机齿槽转矩研究

永磁电机不通电时永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起永磁电机低速起动困难。为了有效地削弱双定子低速稀土永磁同步发电机齿槽转矩,在目前国内外永磁电机齿槽转矩研究的基础上,建立了双定子低速稀土永磁同步发电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中影响齿槽转矩大小的因素,利用有限元方法进行了仿真分析,得到了影响齿槽转矩大小的变化规律,为发电机最优设计提供重要依据。     

考虑加工误差的表贴式永磁伺服电机齿槽转矩分析与抑制

在永磁伺服电机中，齿槽转矩对加工误差非常敏感。为获取实际加工误差对齿槽转矩变化规律的影响，本文首先采用能量法建立考虑加工误差的齿槽转矩解析表达式，并分析了齿槽转矩对各种加工误差的敏感性。其次，基于蒙特卡罗方法，通过实测与供应商提供的数据估计各误差的概率分布，由概率分布产生随机样本，据此建立考虑加工误差的有限元模型，计算各模型的齿槽转矩，由此获得齿槽转矩及其频谱的分布规律。并且，论证了定子冲片循环旋转方法的最优旋转槽数，基本消除了定子侧误差产生的额外齿槽转矩。最后，从生产的一批电机中随机抽取样本进行齿槽转矩测试，验证了本文所用分析与抑制方法的可行性。     

定子齿顶开辅助槽削弱永磁电机齿槽转矩的方法

本文研究了定子齿顶开辅助槽削弱永磁电机齿槽转矩的方法,利用Ansoft软件计算不同宽度和深度辅助槽时的齿槽转矩,分析辅助槽的槽形尺寸对齿槽转矩的影响。研究表明,选择合适的辅助槽尺寸,可以进一步削弱齿槽转矩;若选择不当,反而会增大齿槽转矩。最后,给出了辅助槽槽形尺寸的选择范围。     

基于磁极参数的表贴式永磁同步电机齿槽转矩研究

齿槽转矩是永磁电机的重要问题之一,削弱齿槽转矩可以减少转矩脉动、降低电磁噪声、提高电机运行稳定性。基于磁极参数对表贴式永磁同步电机(SPMSM)的齿槽转矩进行了研究,基于能量法和傅里叶分解推导了不同永磁体模型下的齿槽转矩公式。研究发现,磁极参数的改变影响永磁体剩磁在气隙中分布和气隙相对磁导率的大小,进而改变齿槽转矩的大小。然后结合有限元方法对不同永磁体模型下的电机齿槽转矩进行了仿真分析,发现削极结构和组合磁极对齿槽转矩削弱明显,并通过有限元方法优化了这2种结构的磁极参数,最后分析对电机其他性能的影响。研究表明,合理地选择永磁体参数可以在确保电机性能的同时显著降低齿槽转矩。     

一种内置V型永磁同步电机齿槽转矩的削弱方法

齿槽转矩会造成振动与噪声、电机控制精度低等问题,故有必要削弱电机的齿槽转矩。通过研究分析内置V型PMSM齿槽转矩的产生机理,分析与齿槽转矩有重要影响的气隙磁密谐波,提出了改变单极V型磁极宽度及V型磁极夹角角度,其它磁极不变以削弱齿槽转矩的方法。研究了不同磁极宽度及不同夹角角度对齿槽转矩的影响,对比分析了改变单极磁极与磁极未变化时对齿槽转矩、气隙磁密、平均转矩以及转矩波动的影响。     

直接驱动环形永磁力矩电机低速齿槽转矩脉动补偿研究

对于要求在低速下能够平稳运行的高精度直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统,它的定位精度主要受到以齿槽转矩为主的扰动力矩的影响。通过构建一个齿槽转矩观测器来动态补偿齿槽转矩,抑制了由于齿槽转矩引起的速度波动,从而减小了对电机低速性能的影响。仿真结果表明该方法有效提高了速度环的抗干扰能力和系统的低速精度。