基于新型算法的永磁电机齿槽转矩削弱方法

齿槽转矩会引起电机振动和噪声。为减小电机齿槽转矩,对电机极弧系数、偏心距、气隙长度以及磁极厚度进行了优化。首先利用有限元分析软件建立电机模型,然后设计25组正交实验得到算法所需样本空间,并基于支持向量机算法建立了目标函数数学模型,最后通过粒子群算法进行寻优,得到了一组减小齿槽转矩的优化方案。仿真结果表明,优化后的电机齿槽转矩得到了明显的削弱,优化算法是可行的。     

内置式永磁同步电动机齿槽转矩分析

齿槽转矩会引起永磁同步电动机的转矩脉动,导致振动和噪声的产生,从而影响电机在控制系统中的低速性能和定位精度。为了削弱电机的齿槽转矩,利用有限元仿真软件,并结合齿槽转矩解析表达式,分别研究了极弧系数、定子槽数以及偏心转子结构对齿槽转矩的影响规律,最终得到通过选择合适的电机结构参数有利于降低齿槽转矩、优化电机性能的结论。     

减小齿槽转矩的永磁电机结构优化设计

永磁电机在高性能控制系统中应用越来越广泛。然而由于永磁体与有槽铁心相互作用,产生齿槽转矩,引起振动和噪声。在永磁电机结构中,影响齿槽转矩大小的有多种因素,本文利用田口法对一台永磁电机的槽口宽、齿靴高度、充磁方式、极弧系数、永磁体厚度进行优化,得出一组减小齿槽转矩的优化方案。结果表明,通过田口法优化得到的电机结构方案与原方案相比,显著削弱了齿槽转矩。     

内置式永磁电机齿槽转矩的分析研究

内置式永磁电机因其高转矩及能量密度,在许多高性能装置中得到广泛应用.但永磁电机结构的特殊性,转子永磁体和定子齿槽之间相互作用产生的齿槽转矩会引起振动和噪声,同时齿槽转矩会降低速度和位置控制系统的低速时的性能.研究了一种内置式结构永磁电机的齿槽转矩,其转子磁极永磁体分段.根据分析可知,在相同的等级及尺寸条件下,永磁体分段的内置式永磁电机(SIPMM)比传统非分段内置式永磁电机(IPMM)的齿槽转矩低得多,然后利用有限元软件Maxwell 2D计算分析比较了SIPMM与IPMM的齿槽转矩.此外,还分析了两种不同转子结构的内置式永磁电机的齿槽转矩情况.     

永磁同步电机转矩脉动和振动噪声抑制

抑制转矩脉动和振动噪声是设计永磁同步电机的难点之一。通过对永磁同步电机齿槽转矩形成机理进行分析,考虑极弧系数和大小极磁极结构对齿槽转矩的影响。基于等效面电流法对永磁同步电机的气隙磁场进行建模。采用粒子群算法优化了永磁同步电机的极弧系数,利用大小磁极结构配置方式,降低了气隙电磁力谐波对转矩脉动幅值影响较大的阶次,从而实现抑制电机齿槽转矩的目标。将永磁体优化前后的转矩脉动和噪声幅值进行对比表明,该方法可有效地降低永磁同步电机的转矩脉动和振动噪声。     

基于遗传算法的高速电主轴永磁电机齿槽转矩优化

为了提供高速电主轴的功率密度及动态性能,采用永磁电机方案。然而由于永磁体与有槽铁心相互作用,产生齿槽转矩,引起振动和噪声。在永磁电机结构中,影响齿槽转矩大小的有多种因素,本文利用遗传算法对一台高速电主轴永磁电机的永磁体的最大厚度,极弧系数和磁极中心偏移量进行综合优化,得出减小齿槽转矩的优化方案。结果表明,通过遗传算法优化得到的电机结构方案与原方案相比,显著削弱了齿槽转矩。     

整数槽永磁同步电动机齿槽转矩的研究

在齿槽转矩产生原理的基础上,根据解析法推导与分析了不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩,并利用Ansys有限元分析软件对不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩进行对比分析与研究。结果表明,采用不同整数槽的永磁同步电机,其齿槽转矩的幅值以及对电机低速运行性能的影响不同。并提出针对不同整数槽采用不同抑制齿槽转矩的方法,进行了样机测试,该分析方法可避免整数槽电机产生较大齿槽转矩,对采用整数槽减小电机径向电磁力、降低永磁同步电机的振动和噪声具有实用意义。     

基于田口法定子冲片优化研究

高速永磁同步电机的噪声、振动和发热问题不可忽视。为改善高速永磁同步电机的噪声和振动性能,采用田口法对电机定子冲片进行优化。以定子冲片的槽口宽度、槽口高度和定子槽高度参数作为优化过程中的变量,选出一组最优的定子冲片结构参数组合来降低电机的转矩脉动、齿槽转矩和定子铁耗。仿真结果表明,田口法可以有效优化定子冲片结构,降低转矩脉动、齿槽转矩、定子铁耗,大大缩短了优化所需的时间。     

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。     

阶梯形转子对双定子磁通反向电机齿槽转矩的影响

针对双定子磁通反向电机存在齿槽转矩过高,引起噪声振动的问题,采用阶梯形转子代替传统转子来削弱齿槽转矩。基于磁共能法,推导了双定子磁通反向电机齿槽转矩的解析模型,解释了阶梯形转子抑制齿槽转矩的原理。应用有限元方法,分别研究了各层阶梯块极弧系数对齿槽转矩和反电动势的影响。以齿槽转矩最小、反电动势谐波最小、反电动势幅值最大为综合优化目标,采用遗传算法,对不同层阶梯块的参数进行优化。结果表明,优化后的电机齿槽转矩降低了95.7%,额定负载时转矩波动从32%降低到2.4%,而平均转矩只下降了14.5%。     

基于ANSOFT的表贴式永磁电机齿槽转矩的优化设计

在永磁电机设计中,由于永磁体和有槽电枢铁心的相互作用,会产生齿槽转矩,引起振动和噪声,影响电机的性能发挥。对于表贴式永磁电机,影响其齿槽转矩大小的因素有很多,本文用Ansoft Maxwell 2D软件对其进行建模,并结合遗传算法,对其极弧系数、永磁体厚度和极弧偏置等参数进行优化组合,最后对齿槽转矩的优化结果进行了仿真验证。     

基于多目标遗传算法的电机噪声优化

基于J-MAG软件建立了多目标优化有限元模型,将定转子冲片拓扑结构中影响电机性能的关键尺寸、位置进行参数化;采用软件内嵌的遗传优化算法,进行了电机单目标性能的优化,将转矩脉动、输出转矩、齿槽转矩作为本次电机优化的目标函数;分析了不同性能指标之间的关联性。通过各指标加权,综合考虑转矩脉动、输出转矩、齿槽转矩对电机振动噪声性能的影响,得出最优的设计方案;通过对比实验,验证了该优化方案的有效性。     

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。     

减小齿槽转矩的永磁电动机槽口优化设计

齿槽转矩是永磁电机最重要的参数之一,它的存在会造成电机的转矩波动、振动和噪声。采用一种简单的转矩计算模型,即一个磁极中心经过一个槽口所产生的齿槽拉力波形的移相叠加来近似整个永磁电机的齿槽转矩;利用此模型对永磁电机槽口进行优化设计,使得齿槽转矩通过叠加抵消达到最小化;最后用有限元分析法设计了一台面贴式永磁无刷电动机,对该模型进行了验证。     

极弧系数组合优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法

永磁电机在高性能控制系统中应用越来越广泛，然而永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用，产生齿槽转矩，引起电机的振动和噪声，并影响系统的控制精度。通常情况下，永磁电机各磁极的极弧系数相等。为削弱齿槽转矩，可设计相邻磁极极弧系数不等。文中采用不等极弧系数组合削弱永磁直流电机齿槽转矩，利用基于能量法和傅里叶分解的解析法得到齿槽转矩的表达式，通过分析起作用的气隙磁密的傅里叶系数，给出了使得齿槽转矩最小的极弧系数组合的确定方法。但是由于采用了一些假设，上述确定方法存在一定误差。为使齿槽转矩最小，采用全局优化方法与有限元相结合以获得最优极弧系数组合。文中对每极槽数为整数和分数的2台电机模型分别进行了解析分析和优化，结果表明：该优化方法可显著削弱齿槽转矩。     

优化磁极形状和极弧系数的分数槽无刷直流电机齿槽转矩削弱方法

永磁电机的永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机的振动和噪声。针对一台9槽10极无刷直流电机展开分析,通过能量法和傅里叶分解法得到其齿槽转矩的表达式,并采用有限元分析方法分析了两种常用磁极形状对该电机齿槽转矩的影响。此外,通过分析极弧系数对电机齿槽转矩的影响,得出分数槽永磁电机齿槽转矩随极弧系数的变化规律。在此基础上,提出了一种电机最小齿槽转矩极弧系数确定方法,并分析改变极弧系数对电机其它参数的影响,从而验证了所提方法的有效性。     

高性能风机用外转子无刷直流电机的设计与研究

针对电机的技术指标要求,依据电机的电磁设计方法确定电机的主要尺寸。转矩波动的存在导致无刷直流电机的振动和噪音,齿槽转矩是其重要组成部分。基于Maxwell建立该电机二维模型,对其进行有限元仿真分析,利用不等厚永磁体和定子齿冠开槽的方法来降低齿槽转矩,为设计低噪音、低振动高性能无刷直流电机提供一种可靠的方法。最后试制样机,样机测试值和Maxwell仿真值进行对比,验证Maxwell仿真的正确性和降低齿槽转矩方法的可行性。     

永磁同步电动机振动和噪声抑制的研究

本文以一款存在较大振动和噪声的注塑机用永磁同步电机为例,利用解析法推导出径向电磁力产生原理和分、整数槽定子绕组的谐波次数,提出定子采用整数槽来减小电机径向电磁力,转子上挖孔和开槽来降低气隙磁密幅值,削弱齿槽转矩和转矩脉动,然后利用Ansys有限元分析软件对这两款电机的气隙磁密波形、定子磁场谐波含量、径向力波等进行对比分析,并制作了样机,通过样机噪声实验发现该方法可有效抑制永磁同步电机的振动和噪声,对改善电机性能具有一定的参考价值。     

极槽配合对永磁同步伺服电机性能影响的研究

本文主要针对极槽配合对永磁同步伺服电机齿槽转矩及其径向力对振动与噪声的影响,研究了8极12槽和8极9槽两种基本参数相同但极槽配合不同的永磁同步电机(PMSM)。首先,通过理论分析得出两种电机齿槽转矩的周期与大小,并使用Ansoft有限元软件分析对比了它们的齿槽转矩和磁力线分布。然后,结合有限元仿真与麦克斯韦应力张量法来分析这两台电机的径向力,为了评估径向力对振动的影响,使用等效励磁电流方法计算局部力的大小,以用于机械有限元分析。最后,对这两台电机的振动与噪声进行了实验测试,以验证本文提出的分析过程,揭示极槽配合对振动与噪声的影响。     

表面-内置式永磁同步电机优化设计

针对表面-内置式永磁同步电机因齿槽转矩存在的转矩波动大、噪声和振动等缺点,提出一种通过改变定子槽型的优化齿槽转矩、转矩波动和空载反电势波形的方案。采用有限元法建立表面-内置式永磁同步电机仿真模型,分析了改变定子槽型对电机齿槽转矩、转矩波动和空载反电势的影响。对比分析有限元计算结果,该方案可削弱齿槽转矩、减小转矩波动和优化空载反电势波形。