电动汽车轮边直驱永磁电机转矩脉动优化

由于电动汽车对永磁电机的振动噪声要求很严格,所以在电磁设计的过程中就要考虑振动噪声的问题,应在电磁设计的源头解决。齿槽转矩会使电机产生振动和噪声,出现转速波动,导致电机不能平稳运行,影响电机的性能。在变速驱动中,当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时,齿槽转矩产生的振动和噪声将被成倍的放大。现采用绕组短距和斜级的方式对转矩脉动进行了优化,达到了较好的结果。     

永磁同步电机电磁振动噪声优化方法研究

分析了永磁同步电机电磁振动噪声原理，计算了一台4极/6槽内置式永磁同步电机多转速下的电磁振动噪声，并通过二维傅里叶分解分析其径向电磁力谐波分量。提出一种新型定转子结构，建立以噪声和转矩脉动为目标的多目标优化数学模型，并采用响应面算法确定最优的设计参数。对优化前后电机的电磁振动噪声进行了仿真对比。结果显示，电机结构优化后，转速3 500 r/min运行时电磁振动噪声减小较为明显，从62.02 dB削弱至53.53 dB;平均转矩基本无变化，转矩脉动有所减小；多转速运行时，电机振动噪声整体性能亦得到改善，验证了该结构优化对电机电磁振动噪声有较为明显的抑制作用。     

转子齿形状对10极12槽开关磁通电机转矩特性的影响

开关磁通永磁电机是一种新型的双凸极结构无刷电机,功率密度高且结构简单,但由于其自身的双凸极结构,转矩波动较大,会引起较大的振动和噪声。针对一种应用于电动汽车的10极12槽开关磁通永磁电机,研究开关磁通永磁电机电磁转矩,齿槽转矩与转矩波动的特点。利用有限元分析法研究分析不同绕组结构以及不同转子齿结构(包括开槽齿、阶梯齿、偏心齿)对转矩性能的影响。将开关磁通永磁电机的新型转子齿结构特性与传统转子齿结构特性进行对比分析,通过仿真数据验证这几种新型转子齿结构可以实现有效减小齿槽转矩与转矩波动的功能,并且其输出的电磁转矩减小比例不大。     

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。     

卧式安装永磁电机转矩脉动及电磁力优化技术研究

针对卧式安装电机机脚振动受电机气隙径向力、力矩波动耦合影响的问题,对电磁力波的表达式进行了详细的推导,分析了气隙长度、偏心距、斜极角度等参数对电磁力谐波、转矩脉动的影响。在保持输出转矩一致的情况下,通过增加气隙,优化永磁体形状等方式抑制气隙电磁力谐波和转矩脉动。对不同斜极方式对电机电磁振动噪声的影响进行了详细的分析,对比了不斜极、V字斜极和Z字斜极的差异。最后,通过实验对比了不同结构电机的振动噪声水平。实验结果说明,削弱气隙电磁力谐波和转矩脉动可以有效抑制卧式电机机脚处的振动。优化磁极形状后电机总振动级降低了6dB;采用Z字斜极和V字斜极后电机机脚处振动分别降低了5dB和6dB。     

商用电动车用永磁同步电机电磁振动噪声削弱方法

电磁振动噪声是电机振动噪声的主要噪声源,直接影响电机的NVH特性,而电磁力是影响电磁振动噪声的主要原因。本文基于解析推导法和Ansys多物理仿真平台,针对一台250KW的商用电动车用永磁同步电机进行研究并对其电磁振动进行了分析,指出电机气隙磁密的变化将会影响电机定子齿受到的电磁力,从而影响电磁振动噪声。本文提出了一种通过在转子表面增加凹口的转子结构改进方案以削弱电磁振动噪声,并对改进前后电机的电磁、模态、振动、噪声进行仿真计算与对比分析。经过对比优化前后的分析结果可知,优化后的电机方案在保证平均转矩基本不变的前提下,转矩脉动得到降低,电磁振动噪声得到削弱。     

外转子磁通切换永磁电机容错运行转矩脉动抑制研究

为了抑制外转子12/22极磁通切换永磁(FSPM)电机单相开路运行的转矩脉动,提出了一种新颖的FSPM电机控制策略。通过重新分配两相电流的幅值和相位,维持磁动势不变。考虑到FSPM电机较大的定位力矩会引起转矩脉动、振动和噪声问题,在电机容错运行时注入谐波电流补偿定位力矩,进而抑制转矩脉动。仿真验证了该策略的有效性。     

基于干扰观测的动量轮高精度动态力矩跟踪控制

针对转速和电流测量噪声对电机电磁力矩波动的影响以及动量轮运行状态切换时存在的力矩波动问题,在分析动量轮电机动态模型基础上,将转速和电流的测量误差以及噪声等效为总的扰动量,提出基于干扰观测补偿的滑模PI复合控制方法,对观测的动态扰动量进行补偿,将补偿量作为滑模控制器的输入。实验结果表明,该方法较好地解决了电磁力矩波动以及状态切换所造成的力矩波动问题,力矩跟踪误差减小到0.319 mN·m。     

用十二区段法抑制低速时直接转矩的电磁振动

针对低速时直接转矩控制下电机电磁振动较大的问题。运用转矩和磁链解耦的方法对电机电磁转矩和磁链的运动规律对其进行了分析,并从切向力和径向力两方面分析了电机的振动和转矩磁链的关系,提出使用十二区段法来来减小转矩和磁链的非线性变化,从而减小了电机由电磁力引起的振动。使用Matlab搭建十二区间直接转矩下的电机的振动模型,验证了使用该法降低直接转矩控制下电机电磁振动的可行性。     

开关磁阻电机振动分析

开关磁阻电机的电磁噪声来源于电磁振动,通过改变电机定转子结构,从而改变定转子气隙磁密,减小气隙中的径向磁密,同时减小径向电磁力与转矩脉动,达到抑制电磁振动的目的,减小了开关磁阻电机振动,并通过傅里叶分解径向磁密观察径向磁密谐波含量,分析定子振动。通过Ansoft求得电磁力密度加载到Ansys Workbench瞬态结构中定子上,观察定子结构应力变化。得到了新定子、转子结构能有效的改善电机的振动情况。