电动汽车用表贴式永磁游标电动机分析与设计

表贴式永磁游标电动机由于具有高转矩密度的特点,近年来受到越来越多的关注,已经成为新型电机领域研究最为热门的课题之一。然而,研究重点大多数集中于该电机在低速高转矩的应用领域,在高速领域的研究很少。分析并设计了一台应用于电动车的12槽20极的表贴式永磁游标电动机,并与内置式永磁电动机Prius-2004的性能进行了对比,包括反电势、齿槽转矩、转矩、弱磁能力、损耗、效率。研究表明,在产生相同的直流铜耗条件下,表贴式永磁游标电动机较内置式永磁同步电动机转矩密度提升12%。此外,虽然表贴式永磁游标电动机采用了表贴式永磁体结构,该电机却具有较高的弱磁能力。     

辅助磁障永磁同步电动机的电磁分析与参数优化

辅助磁障永磁同步电动机既具有永磁同步电动机高功率密度、高效率、高功率因数等优势,又兼具同步磁阻电机的宽调速范围、无高温退磁等优点,在调速驱动领域具有广阔的应用前景。在优化辅助磁障永磁同步电动机磁障形状、周边磁桥形状、磁障层数和永磁体占比的基础上,将其与“一”字型和“V”字型内置式永磁同步电动机进行对比分析,借助二维有限元仿真软件对三种结构的负载转矩、转矩脉动、损耗及效率等运行性能进行全面对比。以减小齿槽转矩有效值、减小空载反电势谐波含量和提高负载转矩有效值为目标对辅助磁障永磁同步电动机进行转子结构优化,对辅助磁障永磁同步电机的推广应用具有一定的参考价值。     

基于重复单元内置式单相永磁同步电动机的磁极偏移

齿槽转矩是单相永磁同步电动机研究的重要问题之一。为降低内置式"一"型单相永磁同步电动机的齿槽转矩,本文基于重复单元磁极偏移的原理,推导了齿槽转矩的傅里叶级数表达式。利用Maxwell2D对8槽6极、10槽8极和16槽8极结构电动机的磁极偏移角度进行扫描。仿真结果表明,基于重复单元磁极偏移方法对降低内置式"一"型单相永磁同步电动机齿槽转矩具有明显的效果,为内置式"一"型单相永磁同步电机齿槽转矩的优化提供了一定的理论依据。     

永磁同步牵引电机无速度传感器转矩精确控制

为了改善轨道交通矢量控制系统永磁同步电动机转矩控制的性能,采用有效磁链和等效反电动势的概念,设计了基于等效反电动势的扩展非奇异快速终端滑模观测器实现了无速度传感器控制,基于有效磁链实现了精确转矩闭环控制。首先,建立了基于等效反电动势的内置式永磁同步电动机模型;其次,构建了基于等效反电动势的自适应扩展非奇异快速终端滑模观测器,推导并建立了估算转速的自适应率,并利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性;最后,基于滑模等值控制方法实现了等效反电动势和有效磁链的观测以及转矩的估算,以此和转矩给定值构成精确转矩闭环控制。该方法不仅适用于内置式永磁同步电机(IPMSM),而且适用于表贴式永磁同步电机(SPMSM)。该方法提高了轨道交通矢量控制系统PMSM转矩控制的精度,改善轨道交通控制系统的性能,通过仿真实例验证了方法的可行性和有效性。     

内置式永磁同步电动机非线性模型研究

在研究内置式永磁同步电动机交直轴磁链和电感非线性特性的基础上,对电动机参数进行了实测研究,给出了d-q轴磁链和电感拟合的表达式.建立了d-q轴系下内置式永磁同步电动机精确的数学模型,依据该模型对内置式永磁同步电动机进行了仿真研究.仿真结果与实验结果的比较证明了所建立的非线性模型能够准确地反映电动机的实际运行状况.该模型有助于对内置式永磁同步电动机系统进行深入研究.     

正负凸极永磁辅助式磁阻同步电动机研究

永磁辅助式磁阻同步电动机是一种具有大凸极比、低空载电动势的内置式永磁同步电机。永磁体的不同安放位置使永磁辅助式磁阻同步电动机呈现出不一样的凸极特性,对电机性能产生影响。首先研究正、负凸极永磁辅助式磁阻同步电动机的矢量关系,接着讨论磁链完全补偿条件下的最大磁阻转矩利用问题,最后通过有限元仿真分析了永磁磁阻电机的空载磁场、参数特点、转矩能力和恒功率范围等。     

内置式单相永磁同步电动机齿槽转矩的削弱

为了削弱内置式"一"型单相永磁同步电动机的齿槽转矩,推导了磁极偏移后齿槽转矩的表达式,分析了齿槽转矩与偏移角度的关系。以一台8槽6极内置式"一"型单相永磁同步电动机为例,对比分析了不同偏移角度下的齿槽转矩,同时给出了确定最佳偏移角度的方法。通过解析法的分析和有限元仿真结果表明,采用磁极偏移方法,偏移合适的角度能显著地削弱内置式"一"型单相永磁同步电动机的齿槽转矩。该文为内置式"一"型单相永磁同步电动机齿槽转矩的优化提供了一定的参考依据。     

永磁同步电动机失磁故障电磁参数分析

对永磁电机失磁故障进行了分类,基于Ansoft建立了内置式永磁同步电动机有限元仿真模型。分别对永磁同步电动机不失磁和不同程度失磁故障情况下的电磁力和电磁转矩进行了分析,探究了电机电磁性能与失磁故障之间的关系。仿真结果表明,随着永磁电机失磁故障程度的增加,静态磁场中电机的电磁力将随之增大,电磁转矩却逐渐减小,而瞬态磁场中电磁力随着失磁程度增加也随之增大,并且波动也较大,而电磁转矩受影响较小,波动幅度不大。     

铁氧体永磁辅助式磁阻伺服电机齿槽转矩研究

铁氧体永磁辅助式同步磁阻电动机转子为内置式、多层结构,会对电机齿槽转矩产生影响。使用计算机仿真方法研究分布和集中绕组永磁辅助式同步磁阻伺服电动机的齿槽转矩以及降低齿槽转矩的措施,并与钕铁硼永磁同步伺服电机的齿槽转矩进行比较分析。     

车用永磁同步电机弱磁控制策略分析

永磁同步电动机作为一种新型电动机,在各行各业以及日常生活中的应用越来越广泛。本文在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了基于转子磁场定向的矢量控制方法,进一步对永磁同步电机的弱磁控制进行研究,采用不同的弱磁控制方法对表贴式和内置式永磁电机进行了分析。     

基于单一磁极宽度变化的内置式永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法

结合永磁电机极弧宽度组合和永磁体不对称放置的方法提出了一种仅改变隔磁磁桥削弱内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法。通过在永磁体槽和转子外表面之间增加隔磁磁桥,改变磁桥的形状和尺寸,使得内置式永磁同步电动机的一个磁极的极弧宽度变化,同时保持其余磁极宽度不变,且相邻磁极间的宽度相等,通过合理选择隔磁磁桥的形状和宽度,可以非常有效地削弱齿槽转矩。由于每极整数槽和非整数槽时,采用单一极弧宽度变化造成的影响不同,本文采用解析法分别对两种情况进行了研究,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,据此得到了磁极极弧宽度的确定方法。     

一种内置式永磁同步电动机的非线性转矩控制方法

提出并仿真验证了一种内置式永磁同步电动机的简化的非线性控制方法。该方法根据速度和直流电源的电压来调整电流命令,同时充分利用了内置式永磁同步电动机的转矩,实现了MTPA最大转矩/电流和弱磁两种控制模式。对于电机转矩和电流命令间的非线性关系,采用了泰勒级数展开的方法实现了线性化。该方法不需要查表,计算量也很小,通过在20 kW电机模型中仿真,验证了算法的稳态和动态性能。     

永磁同步电动机空载气隙永磁磁密波形优化

对内置式磁体结构永磁同步电动机的空载气隙永磁磁密波形进行了分析研究，提出来用不均匀气隙方法改善其波形分布，并采用模拟退火算法进行优化设计。电磁场的数值计算及实测结果表明，通过优化偏心设计，永磁同步电动机的空载气隙磁密波形得到了很好的改善。     

电动汽车用高功永磁同步电机设计与特性分析

针对传统内置式永磁同步电动机(PMSM)反电动势谐波含量高,转矩脉动大等缺点,提出一种高功率密度电动汽车用不等气隙永磁同步电机(UG-PMSM),通过气隙的不均匀特性,改善空载反电动势正弦特性.建立了UG-PMSM电机功率尺寸方程,利用二维有限元分析法,分析了空载永磁磁链、空载感应电动势、输出转矩、转矩脉动、齿槽转矩等静态特性,计算了UG-PMSM电感特性,在此基础上,研究了UG-PMSM过载能力与弱磁扩速范围.仿真分析结果验证了UG-PMSM高功率密度、高转矩密度、低转矩脉动等优点,适合应用于电动汽车驱动系统中.     

基于模糊控制的永磁同步电动机直接转矩控制系统

针对永磁同步电动机直接转矩控制系统的转矩和定子磁链脉动问题,提出了一种利用模糊控制器调节PWM信号占空比的永磁同步电动机直接转矩控制的策略,即在传统永磁同步电动机直接转矩控制的基础上,用模糊控制器代替传统DTC中的滞环比较器和空间电压矢量状态选择器来细分控制规则,以减小转矩和磁链脉动.经过仿真,结果验证了此方法的有效性.此外针对以往模糊规则表数量庞大、控制系统复杂这一问题,使用了定子磁链角映射的方法,大大减少了模糊规则的数量.     

一种新型永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制系统

传统的转矩和磁链双滞环型永磁同步电动机直接转矩控制系统具有转矩脉动大、开关频率不恒定、运行噪音大等缺点.为此,论文基于滑模变结构理论及空间电压矢量调制技术,提出一种新型永磁同步电动机直接转矩控制策略.根据永磁同步电动机定子磁链定向坐标系中的数学模型及滑模变结构理论推导出定子磁链及转矩控制律.实验结果显示新型直接转矩控制...     

一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法

针对永磁同步电动机的宽调速范围应用和弱磁难问题,提出了一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法,该方法基于矢量控制原理,基速以下采用id=0控制,基速以上采用弱磁控制,利用电压外环调节器产生直轴电流参考值id*,不依赖于电机参数,易于数字化实现。提出电流反馈解耦控制方法,实现了d、q轴电流的完全解耦,提高了永磁同步电动机的控制性能。在5.5kW的内置式永磁同步电动机上进行了仿真,扩速倍数可达3倍,转速、转矩控制性能良好,验证了控制方法的有效性,对永磁同步电动机的宽调速范围应用具有实际意义。     

基于气隙磁链模型的大功率永磁同步电动机速度控制

大功率永磁同步电动机相比普通大功率电机,具有功率密度大、转矩脉动低等优良特性受到了高度重视。但是由于电流大气隙磁链极易发生畸变,因此保持气隙磁链的磁场恒定尤为重要。分析了永磁同步电动机气隙磁链形成的原理,建立了一种沿气隙磁链定向的永磁同步电动机数学模型,该模型实现了气隙磁链和电磁转矩的解耦。针对气隙磁链和电磁转矩分别设计了控制器。数值仿真表明,所设计的控制器在实现电机转速控制的同时,能够保持气隙磁链的恒定,有效地抑制了畸变,具有很好的工程应用前景。     

基速以下内嵌式永磁同步电动机控制策略研究

内嵌式永磁同步电动机由于高功率密度、高转矩输出特性在工业生产领域中的应用越来越广泛。本文研究了内嵌式永磁同步电动机的数学模型,分析了它低于基速运行时的直轴电流等于零控制和最大转矩电流比控制。试验结果表明,虽然直轴电流等于零控制方式简单,但最大转矩电流比控制较直轴电流等于零控制有更突出的转矩特性,和更稳定的速度输出特性。内置式永磁同步电动机在基速以下采用最大转矩电流比控制具有更好性能。     

一种新型永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制系统

传统的转矩和磁链双滞环型永磁同步电动机直接转矩控制系统具有转矩脉动大、开关频率不恒定、运行噪音大等缺点。为此,基于滑模变结构理论及空间电压矢量调制技术,提出一种新型永磁同步电动机直接转矩控制策略。根据永磁同步电动机定子磁链定向坐标系中的数学模型及滑模变结构理论推导出定子磁链及转矩控制规律。实验结果显示新型直接转矩控制具有转矩动态响应迅速,稳态转矩脉动和磁链脉动低,电流波形光滑,驱动系统对参数变化不敏感。