永磁直线电机结构参数的DFSS和响应面法优化

在研究潜油直线电机的参数匹配过程中,提出了一种圆筒型永磁同步直线电机结构参数优化设计方法。基于一种六西格玛设计(DFSS)理念,结合数理统计理论,分析了气隙长度、定子轭厚度、齿宽、齿形角、主磁通永磁体有效长度、半闭口槽宽、极弧系数等参数对电机电磁推力及齿槽力影响。以增大推力及降低齿槽力为优化目标,采用2IV 7-3部分析因试验设计法,对电机主要本体结构参数进行筛选优化。分别筛选出了影响电磁推力和齿槽力的显著因子,并利用响应面法建立了相应的非线性数学模型。通过多目标遗传算法获得了Pareto最优解,得出最优结构参数组合。优化前后有限元仿真结果表明:平均电磁推力提升了28.83%,齿槽力降低了18%,推力及齿槽力波动显著减小;基于DFSS和响应面的优化方法用于研究潜油直线电机电磁结构参数优化是可行的。     

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...     

永磁同步直线电机分数槽绕组谐波分析和齿槽力研究

介绍了永磁同步直线电机齿槽效应产生的原因,利用有限元法,对永磁同步直线电机谐波分量和齿槽力进行分析和仿真,运用傅立叶级数回归,求出各次谐波分量,分析结果表明,采用分数槽短距绕组方法可明显降低齿槽效应的影响。为进一步拟合出齿槽推力波动曲线,实现控制系统的推力补偿提供依据。     

车用微型永磁直流电机的齿槽转矩优化

过大的齿槽转矩会造成电机转矩波动、产生噪音和振动,是永磁电机高精度高性能优化设计的关键因素。研究中以某4槽10极汽车座椅永磁有刷直流电机为例,通过建立电机相应的电磁场模型以及理论分析,探究了电磁力、永磁体的极弧系数和偏心距参数对电机振动的影响,提出了减小齿槽转矩的电机结构综合优化方案。通过Ansoft Maxwell电磁仿真与实验测试,验证了所设计方案的有效性;与原设计相比,优化结构后的电机,齿槽转矩降低了85.95%,振动减小了80%,噪音减小了11%。     

直线电机的发展及其磁阻力优化综述

针对传统间接驱动系统在自动化设备上的应用缺陷等问题,提出了直接驱动的概念,以直线电机为动力源直接推动运动台运动。在比较直接驱动与传统间接驱动性能的基础上,论述了直线电机在大行程、高速高精度自动化控制领域的应用趋势,并从驱动原理、驱动力和定位精度等方面介绍了国内外直线电机的研究现状。针对影响直线电机驱动性能的磁阻力参数,归纳了相关文献削弱磁端效应和减少齿槽力的原理和研究方法,并从电机本体设计与电机控制技术两个方面对直线电机磁阻力的优化方法进行了总结。研究结果表明：直线电机以其良好的运行性能将逐步取代传统旋转电机的市场地位,同时直线电机在工程应用上的深入推广必须解决制造工艺、电机热效应、电机驱动器设计等问题。     

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.     

圆筒型直线感应电机有限元分析

圆筒型直线感应电机由于其特殊的结构较一般电机难以分析。文章采用有限元法对圆筒型直线感应电机的磁场进行分析,求出了电机的起动推力和电机内的磁场分布,并对电机的瞬态起动过程作了仿真分析,为电机的优化设计提供了指导。     

交流永磁伺服电动机永磁体对齿槽转矩影响的应用研究

交流永磁伺服电动机具有高效率、高控制精度和高转矩密度的优点,在工业机械手上得到了广泛应用.因其固有特点,存在齿槽转矩,影响电机的低速性能和高精度定位,故对电机齿槽转矩进行电磁设计及优化.基于Ansys\Maxwell软件的有限元仿真,提出了一种适用性强的方法,通过调整电机永磁体结构,对齿槽转矩进行优化,结合实际产品测试...     

一种结合LabVIEW的双层永磁直线电机测试系统

针对解决传统电机测试系统测试耗时长、过程繁琐、精度低等问题,利用圆筒型双层永磁体空心直线发电机的特殊性能,研究开发了一种直线电机的测试系统。对电机运行进行了效率测试实验,测量了电机运动速度、推拉力、电压等信号,并通过数据的采集、传送装置实现了信号的上传;同时,结合LabVIEW的软件开发平台,检测并记录了信号的实时波形,研究了虚拟仪器技术在电机测试系统中的应用。实验结果表明:该待测直线发电机在速度为350 mm/s,加速度为7 000 mm/s2,负载电阻为196Ω时的运行效率为93.01%,研究结果表明,该电机测试系统拥有较高的可行性和测量精度,为新型待测直线发电机测试系统的设计提供了重要依据。     

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.     

考虑定位力及波纹力的电磁悬架作动器波动力抑制方法

针对轮边驱动电动汽车设计了一种直驱式的电磁悬架作动器。针对作动器存在的电磁力波动大的问题,提出了从空载定位力及负载波纹力两方面进行抑制的方法。建立作动器的磁场理论计算模型,通过对绕组磁链及感应电动势进行解析,验证了有限元模型的正确性。空载情况下基于有限元模型参数化分析了端部齿长度对定位力的影响,改进了定子长度。以感应电动势总谐波畸变率THD值作为评价指标,考虑了负载情况下的波纹力,通过改进槽口的宽度,以减小THD值及电磁力的波动。结果表明：当定子长度为182 mm时,定位力最小为24.0N,减小了75.6N;当槽口宽度为4.5 mm时,感应电动势THD值最小为4.5%,波纹力减小了3.2N。改进后作动器电磁力波动值仅为20.8N,降幅为80.1%,有效解决了波动力大的问题。     

Analysis and experiments of a novel synchronous PM planar motor with minimized cogging force

We deal with analysis and experiments of a novel moving-coil-type synchronous permanent magnet planar motor (SPMPM) with reduced cogging force. Our previous study assumed that the equation of magnetic flux existing between a permanent magnet (PM) and core was a second-order polynomial, and the minimum cogging force was theoretically and geometrically calculated without FE analysis. In this paper, the cogging force of SPMPM with an iron core is calculated exactly using geometrical factors, which are desired for determining the magnetic flux density. The analytical results of the cogging force using the factors agree well with those obtained by FE analysis and experiment. Several methods for reducing the cogging force of the SPMPM, such as separation and arrangement of the iron core, addition of an extra core, and addition of auxiliary core teeth, are introduced in this paper. Velocity control experiments of the SPMPM with modified and unmodified cores are carried out and the results are compared with each other. The velocity ripple of SPMPM with a modified core is much smaller than that of SPMPM with an unmodified core.     

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。     

Cogging effect minimization in PMSM position servo system using dual high-order periodic adaptive learning compensation

Cogging effect which can be treated as a type of position-dependent periodic disturbance, is a serious disadvantage of the permanent magnetic synchronous motor (PMSM). In this paper, based on a simulation system model of PMSM position servo control, the cogging force, viscous friction, and applied load in the real PMSM control system are considered and presented. A dual high-order periodic adaptive learning compensation (DHO-PALC) method is proposed to minimize the cogging effect on the PMSM position and velocity servo system. In this DHO-PALC scheme, more than one previous periods stored information of both the composite tracking error and the estimate of the cogging force is used for the control law updating. Asymptotical stability proof with the proposed DHO-PALC scheme is presented. Simulation is implemented on the PMSM servo system model to illustrate the proposed method. When the constant speed reference is applied, the DHO-PALC can achieve a faster learning convergence speed than the first-order periodic adaptive learning compensation (FO-PALC). Moreover, when the designed reference signal changes periodically, the proposed DHO-PALC can obtain not only faster convergence speed, but also much smaller final error bound than the FO-PALC.     

盘式永磁电机齿槽转矩的分析与抑制

在对用于油田抽油机的大力矩低速盘式永磁电机的研究过程中,为削弱齿槽效应所引起的转矩波动,采用了一种以有限元电磁场计算为基础的磁极尺寸优化设计方法,确定了采用磁极分段移位法时的最佳位移量,并通过优化分段磁钢的径向尺寸,实现了削弱齿槽转矩的目的。研究结果表明,该设计为大力矩低速盘式永磁电机设计提供了参考依据。     

g<1永磁直线同步电动机齿槽力波动的径向基神经网络预估器

永磁直线同步电动机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)齿槽力是影响电动机性能的主要因素之一,特别是在高精度,低速情况下,问题尤为突出。根据q<1分数槽绕组PMLSM结构,采用有限元法计算齿槽力的影响,建立以径向基神经网络为基础的PMLSM齿槽力预估器,其学习算法首先采用快速模糊C均值算法(Accelerated fuzzy C-means,AFCM)对数据进行聚类,选取基函数传播因子,再由最小正交平方算法(Orthogonal least squares learning algorithm,OLSA)选取中心矢量,该预估器与带动量的BP网络(Back propagation neural net- work,BPNN)预估器相比较表明,能够在加快网络学习速度的前提下,保证精度,缩小网络规模,提高网络分类能力。试验结果表明,采用q<1分数槽绕组PMLSM能够有效地减小齿槽力的影响。预估器的建立,能够在设计阶段对PMLSM齿槽结构参数进行有效地预估,使得电动机在满足推力波动指标条件下,实现快速敏捷设计,提高PMLSM的整体设计水平。     

EPS永磁无刷直流电动机齿槽转矩抑制方法

文章建立了快速分析永磁无刷直流电动机齿槽转矩的数学模型,分析了多种抑制齿槽转矩的方法,并提出了一种有效降低永磁无刷直流电动机齿槽转矩的全新转子结构,给出了齿槽转矩的计算波形,比较了直槽直极和分瓣斜极两种转子结构下齿槽转矩的大小,验证了这种方法的有效性。     

Simulation analysis of cogging torque of permanent magnet synchronous motor for electric vehicle

This paper proposes a new approach to study generation mechanism and influence factors of cogging torque of permanent magnet synchronous motors, in order to improve the operational performance and riding comfort of electric vehicle. Based on energy method and Fourier expansion, the method of predicting cogging torque is proposed. Two-dimensional finite element model of in-wheel motor is established by Maxwell software, and electromagnetic character of that is analyzed. Skew slot, pole arc coefficient and width of slot mouth are analyzed and studied by finite element method, in order to realize the change regularity of cogging torque. Cogging torque curves under the different skew slots, the different pole arc coefficients and the different widths of slot mouth are obtained, which can effectively reduce the cogging torque of in-wheel motor, but they still exists some limitations. The final simulation analysis results are in good agreement with the theoretical predicting results, which indicates that this method can be used to afford a theoretical basis to reduce the cogging torque and optimize the in-wheel motor of electric vehicle in the future.