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。     

多参数优化方法减小永磁电机齿槽转矩

将转子分段斜极和优化极弧系数两种方法相结合,研究其对永磁电机齿槽转矩的影响。采用有限元分析方法,对一台电机在不同分段数时的齿槽转矩进行了计算。结果表明分段斜极能使齿槽转矩的某些谐波分量大幅度地削弱,但对其它谐波分量削弱幅度有限;进而通过优化极弧系数,使剩余谐波分量显著减小,使得齿槽转矩最小化。试验结果与有限元仿真结果基本吻合,验证了该方法对减小齿槽转矩的有效性。     

不等宽永磁体削弱表面永磁电机齿槽转矩方法

与现有的改变永磁磁极极弧系数和不同极弧系数组合的齿槽转矩削弱方法不同,研究了一种新的改变极弧系数的方法削弱表面永磁电机的齿槽转矩。在该方法中,除一块磁极外,其它磁极的宽度都相同,利用解析法推导了在保证永磁体用量不变的情况下,改变极弧系数时齿槽转矩的表达式,给出了极弧系数的确定方法,并利用两台电机进行了有限元法分析。仿真结果表明:所给出的极弧系数确定方法可有效地削弱每极整数槽的表面式三相永磁同步电动机的齿槽转矩。     

交替极轮毂电机齿槽转矩的优化研究

针对交替极轮毂电机,研究能够削弱其齿槽转矩的结构参数。对永磁电机齿槽转矩的产生机理进行分析,可以通过槽极数配合、优化极弧系数两种方法减小齿槽转矩,运用有限元分析软件Ansoft对电机进行二维建模,并通过上述两种方法对齿槽转矩进行仿真分析,最终得出选择合理的槽极数组合以及极弧系数,能够有效地减小齿槽转矩。     

优化极弧系数和磁极偏移对齿槽转矩影响的研究

研究优化极弧系数和磁极偏移对永磁电机齿槽转矩的影响,得出磁极偏移后齿槽转矩的表达式。并用有限元方法分析了一台6极电机的两种磁极偏移方法,得出最优极弧系数后,接着采用磁极偏移方法减小齿槽转矩,结果表明将这两种方法结合能极大地减小齿槽转矩。最后通过试验结果与有限元结果的对比分析,验证此方法的有效性,该方法能很好地削弱齿槽转矩。     

基于不同极弧系数组合分段倾斜磁极的表贴式永磁同步电机齿槽转矩削弱措施研究

齿槽转矩的准确计算和削弱是评估和优化电机性能的基础。采用解析法计算电机的齿槽转矩时很难考虑复杂齿槽结构对气隙磁导的影响,计算结果精度较低。考虑定子实际的齿槽结构,提出一种普遍适用的有效气隙长度的准确计算模型,通过该模型可以准确求得电机的气隙磁导和其他相关的电磁性能。以6极36槽表贴式永磁同步电机为例,对电机的有效气隙长度以及由此所得的齿槽转矩进行计算,并采用有限元法进行验证,结果表明该计算模型具有很高的准确性。此外,该文推导采用不同分段磁极结构时的齿槽转矩解析表达式,给出最佳极弧系数组合和倾斜角度的确定方法,并结合有限元法和粒子群优化算法(particleswarm optimizationalgorithm,PSO)对不同极槽配合电机的齿槽转矩进行分析。分析结果表明,采用该文方法确定的最佳极弧系数组合和倾斜角度,能够有效地削弱电机的齿槽转矩。     

基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究

齿槽转矩的削弱是永磁电机的难点和研究重点之一。为削弱实心转子同步电动机的齿槽转矩，文中提出了一种基于能量法和傅立叶分解的的解析分析方法，给出了能明确表达齿槽转矩与设计参数关系的齿槽转矩解析表达式，据此研究了极弧系数对齿槽转矩的影响。在此基础上，提出了极弧系数的最佳确定方法。根据该文给出的方法，可以方便地得到不同极数和槽数配合时的最佳极弧系数，进而削弱齿槽转矩。最后利用有限元法对其进行了验证，证明文中提出的方法是正确有效的。     

基于不同极弧系数的盘式电机齿槽转矩的削弱方法

针对盘式永磁电机齿槽转矩的负面影响,提出了不同极弧系数组合和分段磁极的方法。基于傅里叶级数和能量法分析推到出齿槽转矩表达式,得出削弱齿槽转矩的优化方案。利用有限元软件仿真求出极弧系数与齿槽转矩和反电势波形关系图,得出极弧系数的最优化选择时0.733。通过不同极弧系数组合磁极分段和磁极分段与极弧系数为0.733对比分析,得出两种方案齿槽转矩的削弱能力和优点。     

V型内置式永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究

齿槽转矩的削弱是永磁同步电动机研究的重点之一。根据齿槽转矩解析表达式,研究了最优极弧系数的确定方法。建立了V型内置式永磁同步电机极弧系数的参数化模型,通过修改转子参数,使电机极弧系数趋于最优值,从而永磁电机的齿槽转矩能够得到降低。有限元仿真验证了该方法的有效性。     

一种确定永磁同步电动机最佳极弧系数组合的方法

为削弱永磁同步电动机的齿槽转矩,提出一种不同极弧系数组合的方法。根据齿槽转矩表达式定性分析了极弧系数对齿槽转矩的影响,以48槽8极表贴式调速永磁同步电动机为例,建立Maxwell 2D模型,给出优化极弧系数和调整极弧系数组合的方法,利用有限元法对不等极弧系数组合进行建模分析。结果表明,合适的选择极弧系数进行组合可明显地削弱齿槽转矩。为调速永磁同步电动机的优化提供一定的参考。     

一种削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法

为了研究实心转子永磁同步电动机的削弱措施,结合永磁电机永磁体极弧系数和永磁体不对称放置的方法,提出了一种仅改变实心转子非磁性槽楔的齿槽转矩削弱方法.通过非磁性槽楔的变化改变一个磁极的极弧宽度,其余磁极宽度不变,同时保持各个非磁性槽楔的宽度相同,通过合理的选择槽楔的形状和宽度,可以非常有效地削弱齿槽转矩.通过解析法研究了采用该方法后实心转子永磁同步电动机齿槽转矩的表达式,得到了永磁体剩磁平方的傅立叶分解表达式.据此得到了磁极的两种极弧宽度和磁极间距大小与齿槽转矩的关系式和磁极极弧宽度的确定方法.该方法仅改变了槽楔的形状,对电机结构影响较小,且合适极弧宽度组合较多,有限元验证表明该方法可有效地削弱齿槽转矩.     

基于磁极不对称角度优化的内置式永磁无刷直流电动机齿槽转矩削弱方法

齿槽转矩削弱是永磁电机研究的重点和难点之一。本文基于能量法和傅立叶分解的解析分析法,给出了磁极不对称时内置式永磁无刷直流电动机的齿槽转矩解析表达式,据此研究了磁极不对称对齿槽转矩的影响,在此基础上,提出了使齿槽转矩最小的磁极不对称角度的解析确定方法。由于解析法采用了一些假设,忽略了饱和、漏磁等影响,所得到的磁极不对称角度不是最佳值。为使齿槽转矩最小,将全局优化方法、解析法和有限元相结合,把寻优可行域缩小在解析解附近以减小求解时间,利用全局优化算法和有限元进行优化,以获得磁极不对称角度最优解。本文对每极槽数为整数和分数的两台无刷直流电动机分别进行了解析分析和优化,结果表明,该文的优化方法可显著削弱齿槽转矩。     

A new approach to reduction of the cogging torque in a brushless motor by skewing optimization of permanent magnets

This paper presents a new approach to the skewing optimization of permanent magnet poles in a two-phase brushless d.c. motor in order to effectively reduce its cogging torque. The effect of skewing is obtained by a proper angular dislocation of permanent magnet slices. Skewing optimization is carried out with respect to the number of pole slices and their mutual angular dislocation. A natural criterion of optimization is assumed by the minimum standard deviation of the cogging torque. Since employing a full-size three-dimensional (3D) finite element method model of the motor in the skewing optimization problem would lead to prohibitive computational burdens, a new simplified 3D model is developed for the multisliced pole structure. The simplified method for torque calculations makes the optimization task feasible at reasonable computational cost. Solutions obtained clearly exhibit that the torque pulsation can be effectively reduced by appropriate skew-like shaping of permanent magnets. Simulation results on cogging torque minimization are in very good agreement with experimental data obtained from a prototype motor.     

基于RMXPRT和MAXWELL的永磁同步电动机优化设计

利用基于磁路法的RMXPRT软件对一款50kW、200V的永磁同步电动机方案进行优选,得到较为理想的电机方案后将其导入到电磁场有限元分析软件MAXWELL进行优化计算.算法选用遗传算法,以永磁同步电动机的极弧系数、极弧偏心距和永磁体厚度作为优化变量,以气隙磁密、齿槽转矩和永磁体面积作为优化目标.优化后效果明显,对实际应...     

低速直驱外转子永磁同步电机的设计

永磁同步电机具有转矩密度高、功率因数高的特点,极对数的增加也不会降低功率因数,但齿槽转矩的存在,影响输出转矩的稳定性。本文设计了一台72槽60极400kW的直驱外转子永磁同步电机,利用ANSYS Maxwell建立的二维有限元仿真模型,分析空载反电势、齿槽转矩、气隙磁场、同步电感和负载转矩,验证了电机结构和参数的合理性。重点研究了齿槽转矩和转子损耗的优化,采用优化定子齿槽宽度和开辅助槽的方法,削弱齿槽转矩,采用转子磁极分块的方法,限制涡流通过路径,以降低转子损耗。仿真结果表明,所设计的电机能够满足性能指标,为电机的设计、齿槽转矩和转子损耗的优化提供了依据。     

一种无刷直流电动机齿槽转矩分数槽削弱方法

针对永磁无刷直流电动机的齿槽转矩问题,提出一种基于磁极极弧宽度优化的分数槽齿槽转矩削弱方法。分析表明分数槽方法只能削弱齿槽转矩的部分谐波,针对该问题提出了一种基于磁极极弧宽度优化的分数槽方法,理论分析表明该方法对齿槽转矩的各次谐波均有削弱作用。以一台8极36槽永磁无刷直流电动机为例进行有限元仿真,结果表明:采用该优化分数槽方法的齿槽转矩幅值不到整数槽方案的5%,相比优化前的分数槽方法,齿槽转矩幅值减小了64%。     

切向内置式高速永磁电动机转子结构优化研究

针对小功率高速永磁电动机,为满足高速电动机转子结构的应力要求,并简化电动机的生产工艺,提出了一种基于梯形永磁体的切向内置式转子结构,在满足电动机基本设计要求的前提下,对电动机转子相关结构参数进行了优化设计。采用有限元仿真方法,详细地分析了极弧系数和转子表面结构对齿槽转矩、平均转矩和转矩脉动的影响规律,并对转子的结构应力进行了校核。研究表明,该转子结构可有效简化电动机的生产工艺,总结了部分参数对电动机转矩性能的影响规律,并通过对转子结构的优化,有效地减小齿槽转矩以及转矩脉动。     

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。