双定子风力发电机齿槽转矩的削弱研究

以永磁直驱为基础,将新型电机结构—双定子运用到大型风力发电机上,与单定子电机相比,拥有更高的转矩密度和功率密度,还能提高电机内部空间的利用率。但双定子电机的齿槽转矩一般比单定子结构要大,需要进行削弱。求出双定子电机齿槽转矩表达式,对不同弧极系数、不同极槽配合数和内外定子相对位置改变对齿槽转矩的影响进行分析,最后运用Ansys有限元分析软件进行仿真验证。证明选取优化后的相关双定子电机参数可以有效地削弱齿槽转矩,减少电机的转矩波动,保证电机的平稳运行。     

盘式永磁电机的分数槽绕组齿槽转矩分析

由齿槽转矩造成的推力波动是影响盘式永磁电机运行性能的一个重要因素.为削弱齿槽转矩,采用基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法推导出了齿槽转矩解析表达式,在此基础上研究了分数槽绕组对齿槽转矩的削弱作用,结合定子槽口宽度对齿槽转矩的影响,提出了减少盘式永磁电机齿槽转矩的优化方案,并利用有限元法对此优化方案进行了仿真分析和验证.研究结果证明,采用分数槽绕组和槽口优化相结合的方法能有效地削弱盘式电机的齿槽转矩.     

无刷直流电机的设计及优化

首先,详细研究了提高电机性能的关键性因素,针对无刷直流电机高功率密度设计要求,结合电机学设计理论,通过分析计算,确定电机的极槽配合、永磁体材料及尺寸、定子绕组、定子槽型、定子铁芯结构,完成无刷直流电机的本体电磁设计;然后,通过Ansoft Maxwell仿真软件,构建二维场—路耦合模型,通过有限元方法分析计算电机的稳态场和瞬态场,重点分析了电机的磁力线分布、磁通密度分布和齿槽转矩;最后,针对裂比、长径比、极弧系数、槽口宽度、气隙长度进行优化设计,合理设置参数变量,以齿槽转矩及气隙磁密谐波为优化目标,通过优化尽可能减小齿槽转矩,抑制谐波,最终得到优化设计方案。     

不等齿宽消弱永磁驱动器齿槽转矩的研究

针对开槽结构的永磁驱动器,提出了一种不等齿宽配合削弱齿槽转矩的方法,利用基于能量法和傅里叶分解的解析法得到不等齿宽结构的齿槽转矩解析表达式。在此基础上,通过解析法确定了齿宽比率。有限元仿真实验对比不等齿宽和齿槽均匀分布两种结构的齿槽转矩,结果表明不等齿宽法削弱齿槽转矩的效果更为显著。最后,将不等齿宽法与以往传统的斜极法进行比较,验证了不等齿宽法在实际应用中更易于实现,具有一定的优越性。     

自动门无刷直流电机齿槽转矩优化设计

齿槽转矩是永磁无刷电机所特有的、具有磁阻性质的一种转矩.通过对永磁无刷电机齿槽转矩理论推导,得出影响永磁无刷电机齿槽转矩的因素.结合自动门用永磁无刷电机的优化要求,使用Ansys Maxwell软件对电机极弧系数、定子槽口宽度、电机转子磁钢偏心距等方面进行了仿真计算,得出合适齿槽转矩下的最佳极弧系数、合适槽口宽度以及磁钢偏心距.最后综合考虑电机的极弧系数、槽口宽度、气隙以及电机使用参数等因素,调整参数,达到优化电机齿槽力矩的效果.     

自动门无刷直流电机齿槽转矩优化设计

齿槽转矩是永磁无刷电机所特有的、具有磁阻性质的一种转矩.通过对永磁无刷电机齿槽转矩理论推导,得出影响永磁无刷电机齿槽转矩的因素.结合自动门用永磁无刷电机的优化要求,使用Ansys Maxwell软件对电机极弧系数、定子槽口宽度、电机转子磁钢偏心距等方面进行了仿真计算,得出合适齿槽转矩下的最佳极弧系数、合适槽口宽度以及磁钢偏心距.最后综合考虑电机的极弧系数、槽口宽度、气隙以及电机使用参数等因素,调整参数,达到优化电机齿槽力矩的效果.     

定子铁心混合叠压再制造电机的齿槽转矩分析

为提高再制造电机的性能,用非晶材料与硅钢材料混合叠压制成再制造电机定子铁心。基于能量法并结合定子混合叠压再制造电机的结构特征,提出以分段叠加算法近似替代三维计算定子混合叠压电机齿槽转矩的方法;基于近似叠加算法,利用分段设置反向斜槽的方法来减小齿槽转矩。应用Ansoft 3D软件分析了混合叠压方式对电机齿槽转矩的影响规律;对比分析了不同混合比例下电机的性能参数,确定了混合叠压的材料比例;对确定混合比例下正反斜槽后电机的齿槽转矩与空载电动势进行了分析。结果表明,定子混合叠压再制造电机的齿槽转矩与叠压方式无关,只与所用材料的比例有关;反向斜槽相比于正向斜槽,在有效减小齿槽转矩的同时,对电机性能的影响较小。将混合仿真与叠加计算结果进行对比,验证了二维叠加近似计算混合叠压的可行性。     

永磁同步型机床电主轴齿槽转矩抑制方法研究

齿槽转矩引起的转矩脉动会影响永磁同步电主轴电机转矩的平稳性,进而影响加工工件的表面质量。针对传统的工程解析法假设条件多,难以考虑磁路饱和、漏磁和复杂结构等因素,计算结果与工程实际存在较大差距的不足,采用有限元法定量研究了永磁电机定子槽口宽度、斜槽、极弧系数和永磁体偏心距等对齿槽转矩及力能特性的影响规律。揭示了齿槽转矩产生的物理机理,提出了通过优化电机结构参数抑制齿槽转矩的具体策略。研究表明:依据所提策略优化后的电机参数能使永磁电机齿槽转矩显著减小,同时电机的动态特性得到提升。     

永磁超环面电机结构参数对齿槽转矩的影响分析

为了分析永磁超环面电机结构参数对齿槽转矩的影响,在分析该电机齿槽转矩产生机理的基础上,针对该电机空间螺旋变截面的结构特点,将齿槽转矩的产生分为自转和公转两个分量进行分析;运用磁共能法推导了该电机齿槽转矩与输出转矩的数学表达式,并采用有限元仿真验证了数学模型的有效可行性;分析了该电机重要结构参数对齿槽转矩削弱的同时对输出...     

混合励磁开关磁链电机转子齿开槽对齿槽转矩的影响研究

针对混合励磁双凸极电机齿槽转矩较高,引起较大的振动和噪声的问题,对在12/10混合励磁开关磁链(HESFPM)电机转子齿顶开设辅助槽的方法进行了研究。介绍了12/10 HESFPM电机的拓扑结构和工作原理,结合12/10 HESFPM电机齿槽转矩的解析表达式,解释了转子齿顶开辅助槽降低齿槽转矩的原因;应用有限元分析方法,研究了辅助槽槽数、槽型、间距、尺寸和励磁电流对齿槽转矩的影响;在对辅助槽结构优化的基础上,比较了应用不同辅助槽结构时12/10 HESFPM电机的齿槽转矩,得到了可以最大程度削弱齿槽转矩的辅助槽结构;最后,研究了辅助槽对空载反电动势和平均转矩的影响。研究结果表明:当每个转子齿顶有2个矩形辅助槽时,12/10 HESFPM电机的齿槽转矩降低了92.32%,而平均转矩仅降低了10.3%。     

新型分段定子开关磁阻电机转矩增强和径向力减小的分析研究

开关磁阻电机由于结构简单和启动转矩大等优点应用于许多领域，然而与永磁电机相比，其表现出较低的密度转矩和较大的振动噪声。文中提出一种新型分段定子开关磁阻电机，并在每个定子块两侧增设永磁体，构成分段定子混合励磁开关磁阻电机。首先介绍了拓扑结构和原理，磁路等效法证明了永磁体对气隙磁通加强作用，同时通过有限元仿真得出永磁体对转矩密度的影响并得出优化永磁体厚度。其次建立外转子齿顶开槽模型分析径向力减小的原理，同时对不同槽口宽度和深度模型仿真分析，得到优化尺寸。最后仿真表明，分段定子混合励磁开关磁阻电机的平均转矩提高了34.2%,转矩脉动下降了19.3%,定转子重叠区间的径向力波降低了12.5%,有效降低了径向力，改善了振动噪声。     

永磁同步电机转子表面辅助槽 对齿槽转矩的影响研究

针对永磁同步电机存在的齿槽转矩过高引起的电机振动噪声问题,对转子表面辅助槽结构进行了优化。通过永磁同步电机齿槽转矩产生的原理,分析了转子结构对电机齿槽转矩的影响,探讨了转子表面辅助槽结构与电机齿槽转矩的关系,并进行了推导归纳;利用有限元软件搭建了8极48槽内置式永磁同步电机模型,以该内置式永磁同步电机模型为载体,通过改变气隙磁密谐波分量,采用多目标遗传算法计算出了辅助槽个数、位置和深度3个设计变量的最优解,得到了辅助槽结构的最佳设计方案。研究结果表明:采用优化后的转子表面辅助槽结构,可以有效降低内置式永磁同步电机的齿槽转矩,增加气隙磁密基波幅值,降低了5次和7次谐波幅值,使齿槽转矩峰值降低了76.2%,并且保证电机性能不降低。     

基于Ansoft Maxwell的内置式Ⅴ型永磁电机齿槽转矩优化

作为永磁电机制造不可忽视的性能指标,齿槽转矩是永磁电机向高性能高精度迈进前亟需解决的关键一步。文章基于能量法和傅里叶展开,解析推导出内置式Ⅴ型永磁电机的齿槽转矩理论表达式,从较直观的角度分析了齿槽转矩的产生规律,研究了不等厚磁极、开辅助槽和辅助凸部、槽口尺寸变化引起齿槽转矩波动的影响,并与Ansoft Maxwell有限元分析软件结合仿真各优化策略下的内置式电机齿槽转矩。研究表明,采用不等厚磁极、开辅助凹槽和辅助凸部、适当选取辅助槽尺寸均能减弱齿槽转矩对电机的影响。     

切向永磁同步电机空载感应电动势谐波削弱分析

针对切向永磁同步电机空载感应电动势谐波含量高会增加杂散损耗的问题,提出一种优化定子槽参数和转子极面偏心设计相结合的方法,以改善空载感应电动势波形.推导出切向永磁电机空载谐波感应电动势表达式,分析并确定了影响空载感应电动势谐波的关键结构参数,以降低空载感应电动势畸变率为优化目标,采用有限元法分析定子槽口宽度、定子槽高度和转子极面偏心距三个参数对电机空载感应电动势各奇次谐波和波形畸变率的影响规律,获得了最优参数.结果表明,优化后的电机能有效削弱空载感应电动势谐波、降低波形畸变率,同时提高气隙磁密、减小齿槽转矩,提升电机整体性能.     

基于极弧系数组合的永磁直线电机齿槽力削弱方法

永磁电机由于齿槽效应造成的推力波动一直是影响其性能的一个重要因素.为了削弱永磁同步直线电机的齿槽转矩,结合直线电机的结构特点,利用能量法和傅立叶分解的解析分析方法,推导出了齿槽转矩与极弧系数的数学关系表达式.由于边端力也会造成直线电机的推力波动,而边端力与动子长度密切相关,提出了一种基于不同极弧系数组合的齿槽转矩削弱方...     

基于三维场的斜槽电机齿槽转矩优化分析

齿槽转矩是有槽电机固有的特性,对电机起动、可靠性以及控制精度等都具有较大影响。以某型产品为实验载体,根据斜槽对电机齿槽转矩的抑制原理求得该产品的最佳斜槽角度;应用Ansfot Maxwell 3D分析直槽与斜槽对齿槽转矩的不同影响,得到两种定子结构电机齿槽转矩的仿真曲线,对比分析两种曲线表明特定斜度的斜槽对电机齿槽转矩具有显著的抑制作用;根据平衡法搭建了试验台,对比分析仿真数值与实验结果,验证了有限元仿真方法的正确性。     

定子永磁型轴向磁通切换混合励磁电机优化分析

针对定子永磁型轴向磁通切换混合励磁电机(SPMAFSHESM)的复杂结构,为获得该类电机的最优性能,建立电机的三维有限元仿真模型,以感应电动势及齿槽转矩为性能指标,研究永磁体、转子、励磁支架等尺寸对电机性能的影响规律。分析结果表明,励磁支架厚度为4.5 mm,隔磁环厚度为6 mm时,电机的漏磁系数最小;保持永磁体宽度为6.5°,其用量不变时,随着弧长的变化,形状系数为0.9时,电机性能最优;保持弧长不变,永磁体高度变化时,形状系数为0.95时,感应电动势最大,齿槽转矩最小。试制样机,测试优化前后的感应电势及调磁特性,试验结果与优化结果相吻合。     

低速大力矩圆筒永磁直线电机齿槽力分析

为削弱圆筒永磁直线电机的齿槽力,采用了一种基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法,推导出了圆筒直线电机与结构参数有关的齿槽力表达式。在此基础上,研究了定子极距所作的微小改变和极弧系数的优化选择对齿槽力的影响,提出了减少电机齿槽力的优化方案,并利用有限元法对其进行了验证。通过抽油机实际测试,其测试结果证明所提出的方法是正确有效的。     

基于Taguchi方法的低速潜油永磁电机优化及试验应用

潜油永磁同步电机直驱螺杆泵系统作为新一代采油技术被逐渐应用。为提高该电泵系统的性能,针对电驱系统开展低速潜油永磁同步电机的设计及优化分析。通过初始设计确定电机的主要结构参数,以电机效率最大化及齿槽转矩最小化为优化目标。基于Taguchi方法,选取气隙长度、永磁体厚度、定子齿宽和齿顶厚度4个结构参数作为优化变量,建立正交实验表,并利用有限元分析得到试验结果,确定最佳参数组合。根据最佳参数组合进行仿真分析,效率相较优化前提高了3.75%,齿槽转矩相较优化前降低了17.48%。根据优化结果,试制样机并进行了厂内测试与现场应用。结果表明：潜油永磁同步电机具有较高的效率,且运行平稳,验证了仿真结果的正确性和优化设计的有效性。     

定子混合叠压再制造电机转矩优化分析

永磁同步电机铁心再制造研究较少,性能提升困难,寻求切实可行的铁心性能再制造提升方案具有重要意义。利用旧电机硅钢材料与新型非晶合金材料制成再制造混合叠压定子,分析再制造前后电机性能变化,提出转矩叠加优化方法并对转矩进行优化分析。混合叠压再制造后,电机损耗大幅降低,效率有所提升,转矩有所减小;再制造电机转矩随着定子齿宽、绕组匝数以及电流的增大而增大;通过参数化扫描与正交分析方法,对再制造电机进行基于定子槽型尺寸与电流变化的转矩与损耗综合优化分析,确立再制造电机转矩优化方案为电机定子齿宽减小0.8 mm,槽高增大1.2 mm,额定电流减小1.7 A;电机台架试验测试表明,与原电机相比,优化后再制造电机转矩基本不变,效率有所提升,验证了优化方案与仿真结果的有效性。混合叠压定子的研究为电机再制造研究及铁心性能提升方法研究提供了新的思路。