不等齿宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机转矩的方法

在一些特殊的低速直接驱动应用场合,要求电机要有较高的转矩密度.传统等齿宽近极槽永磁同步电机的齿槽结构约束磁负荷和线负荷的关系,成为其实现高转矩密度的瓶颈.为提高近极槽永磁同步电动机的转矩输出能力,采用交替不等齿宽和齿顶宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的转矩.通过分析多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的电路和磁路结构,推导了电枢齿齿磁通的解析表达式,揭示了交替不等齿宽提高电机转矩的本质.最后利用Ansoft有限元仿真软件分析了96槽80极外转子永磁同步电动机在不同齿宽时的转矩,以及电枢齿和辅助齿的齿磁密.结果表明,采用交替不等齿宽和齿顶宽降低了电机定子齿的饱和度,大幅度提高了隔齿隔相绕组永磁电机的转矩.     

永磁电机无槽绕组

微特电机随着电子技术的飞速发展,其结构也趋向于理想化发展,主要性能指标产生了阶跃提高。无槽定(转)子绕组即是理想化结构之一,使气隙磁场波形好,谐波小,绕组体积小,谐波损耗、铜损耗、风阻损耗显著降低,频率大大提高,高达90％以上。但绕组的绕制与成形与以前的有槽绕组迥然不同。本文介绍一种无槽光滑定(转)子绕组绕制与成形方法。     

基于不等匝绕组的交替极永磁电机转矩脉动抑制技术

交替极电机的永磁体被凸极铁心替换会形成不对称的空载气隙磁密,导致气隙磁密偶次谐波,进一步在相反电动势中感应出偶次谐波,增加电磁转矩脉动。当交替极永磁电机的极槽配合符合N_s=k(2P±1)(k是正整数,N_s和P分别是定子槽数和转子极对数)时,相反电势中会存在偶次谐波。为此,提出不等匝绕组技术消除交替极永磁电机的低次反电势偶次谐波,抑制电磁转矩脉动。首先推导了消除2次和4次反电势谐波的最优比例,然后以27槽30极电机为例,采用2维有限元方法对比分析了交替极和传统永磁电机的反电势和转矩特性,结果表明,采用不等匝绕组的交替极电机转矩脉动仅为1.2%,与传统电机相比下降了7.84个百分点,最后加工了不等匝绕组27槽30极交替极永磁电机对对理论和有限元分析进行了验证。     

近极槽数永磁无刷直流轮毂电机齿顶漏磁优化

近极槽数永磁无刷直流轮毂电机的齿顶漏磁较大,严重影响着电机的力能指标。降低近极槽数轮毂电机齿顶漏磁对于提高电机性能有十分重要的作用。优化齿顶漏磁常用的方法是改变电机的极槽配比、极弧系数等,然而这些方法会受到电机设计要求、材料利用率以及空间利用率等因素的限制。在这些方法基础上,基于均匀气隙直流电机气隙磁场模型,分析电机定子齿顶冠部对齿顶漏磁以及电机损耗的影响,并基于一70极63槽三相无刷永磁轮毂电机样机参数,通过Ansoft软件RM、Maxwell 2D进行验证。在此基础上提出一种新的定子硅钢片叠压方式,以减弱近极槽数轮毂电机齿顶漏磁,降低电机漏磁系数,进而为电机优化提供一种新的优化方法并用Maxwell 3D验证其可行性。     

整距绕组双凸极永磁电机槽扭矩降低方法

整距绕组双凸极永磁(FMDSPM)电机具有高空间利用率、高扭矩密度、低扭矩波动的特征。转子极宽大,产生较大而又分布不平衡的槽扭矩,槽扭矩作为电机的固有特性影响电机性能输出提升。针对该问题,通过槽扭矩计算分析,提出了圆形定子极面、重构定转子气隙结构以平衡气隙中磁阻扭矩的解决方法。分析结果显示,该方法有效降低了槽扭矩,同时消除了槽扭矩峰值分布不均匀的现象。     

电动汽车分数槽绕组永磁电机转矩特性研究

针对永磁电机转矩特性研究主要分为如何提高输出转矩和降低转矩波动的研究。电动汽车驱动用电机要求电机应具有较大的输出转矩和较小的转矩波动,满足电动汽车安全性和舒适性需求。为了满足上述需求,以60 k W内置式分数槽集中绕组永磁同步电机为例,利用现代计算机仿真,研究电动汽车用永磁同步电机转矩特性,为提高电机输出转矩、降低电机转矩波动提供了理论依据,得出能够指导工程实践的有益结论。     

每极分数槽永磁直线电机的槽极数配合研究

每极分数槽永磁直线电机(PM linear motors,PMLMs)采用端部不重叠的集中绕组,具有绕组端部短、铜耗低、推力密度高等优点,在数控机床、半导体加工等领域应用广泛。针对12槽/11极与12槽/10极的两种PMLMs,阐述了每种电机采用单边型或双边型、所有齿绕绕组或交替齿绕绕组的4种可行结构,建立了有限元分析模型,分析了平均推力、推力波动与结构参数之间的关系。此外,还重点分析了双边型结构PMLMs在两侧磁极位置错位时的力性能,提出了基于最小推力波动与推力比值的最佳错位位置。通过详细的对比分析,得到了单边型与双边型每极分数槽PMLMs推力波动与推力比值最小的最佳方案,研究结果为该类电机的优化设计及应用提供了参考依据。     

转子齿宽对双凸极永磁轮毂电机性能的影响

转子齿宽对基于磁阻工作原理的双凸极永磁轮毂电机特性有重要影响。以二维有限元计算方法为基础,画出空载时电机的场图分布,给出第三气隙与转子齿宽的数值关系,得到不同转子齿宽时的绕组磁链曲线和对应的绕组反电势波形,同时讨论转子齿宽与绕组磁链变化率和反电势波形的关系,这些结论为设计出性能更趋完善的双凸极永磁电机提供了参考。     

双凸极永磁电机斜极转子设计和绕组换流模式研究

本文首先分析了双凸极永磁电机转子极弧宽度对自定位转矩的影响,提出了双凸极永磁电机等极弧半极宽斜极转子的设计思想;在此基础上,通过对绕组磁链的分析,率先将六状态换流模式引入到双凸极永磁电机的控制系统中,改善了双凸极永磁电机的换流特性,有效减小了转矩脉动,同时简化了系统控制参数,提高了控制的可靠性.数字仿真和试验结果验证了这些设计思想的正确性.     

分数槽集中绕组永磁电机弱磁性能研究

对于分数槽集中绕组电机,其绕组磁场中除整数次谐波外还含有分数次谐波,这些谐波分量使电机的直轴电感大大增加,提高了电机的弱磁调速性能。然而在不同极槽组合下,绕组磁场各次谐波分量变化十分复杂,因此有必要研究不同绕组形式下绕组电感的变化规律。本文首先建立了表贴式永磁电机绕组磁场的解析模型,分析了相电感各部分组成与谐波磁场的对应关系,给出了绕组磁场谐波频谱和相电感的解析表达式和详细推导过程。利用该方法计算了常用极槽组合下电机的谐波漏感系数,得出电机电感值与极槽组合的变化规律。最后,采用有限元仿真和实验对上述结论进行了验证。研究结果显示,采用分数槽集中绕组能使电机弱磁能力有明显的提升。     

基于不等齿靴的双谐波永磁电机优化设计

五相永磁同步电机可利用双谐波（基波和三次谐波）电流输出转矩,需同时基波和三次谐波绕组因数及磁动势谐波含量;分数槽集中绕组的绕组因数小于1,且磁动势谐波含量丰富;针对该问题,提出采用电枢齿与辅助齿齿靴弧度不等的五相双谐波电机,根据解析推导出不等齿靴对双谐波电机绕组因数和磁动势谐波分布的。建立有限元模型对比仿真,验证了不等齿靴的双谐波永磁同步电机有更高的空载反电动势基波、三次谐波含量和更低的七次、九次谐波含量;在相同电流密度下,基于不等弧度齿靴的双谐波电机。     

36槽2/10极交流电机变极绕组的研究

本文对36槽2/10极交流电机变极绕组进行了详细研究 ,给出了两个优质方案。这两个方案的基波相带宽度分别是90°/110°和150°/60°,基波绕组系数分别是0.8951/0.7646和0.6828/0.8639。这两个方案的最大同向谐波含量均未超过7 %。     

不同极槽配合内置永磁电机转矩性能研究

内置式永磁电机的极槽配合影响电机的磁路结构与绕组分布,在电机的设计过程中,选择合适的极槽配合可以提高电机的转矩性能。文中利用相量图说明了空载特性与输出转矩的关系,分析了极槽配合对空载特性的影响规律。以分数槽的极槽配合建立了分别采用集中绕组与分布绕组的四种二维模型。利用有限元计算方法,得到空载气隙磁密与反电势波形、额定条件下的输出转矩情况。结果证明极槽比为5/6的整数倍时,电机的空载特性与转矩性能得到了改善,性价比得到了提高。     

单相电机定子不等齿宽设计及有限元分析

论述一种低成本、高效节能环保单相塑封异步电机,即定子不等齿宽冲片铁心的优化设计及有限元分析.基于Magnet有限元软件,分析出原方案中定子磁场旋转一周,每极定子绕组相邻定子齿磁通密度周期性出现极度饱和现象.设计了定子不等齿宽的新型冲片结构,利用Magnet软件对新结构方案进行分析,导出分析感兴趣的曲线数据.分析数据表明,电机磁通密度分布趋于合理,电机各项性能指标符合预期.制作了样机进行试验对比,试验数据与分析结果吻合较好,验证了分析的正确性,即定子不等齿冲片铁心在不增加原材料的情况下,输出功率有效提升.     

基于12槽10极永磁电机槽极数及转子磁路结构的研究

不同槽极组合及转子磁路结构对电机的性能和加工过程有直接的影响,不同定子槽数、转子极数和转子磁路结构之间存在多种可能的组合。为了缩小选择空间,缩短设计阶段方案选择的周期,以12槽10极、表贴式转子的分数槽永磁无刷直流电动机作为初始方案,以输出转矩作为设计指标,分别设计并研究了具有不同定子槽数、转子极数和转子磁路结构的多个方案,并利用电磁分析软件Ansoft对各方案进行计算分析,给出不同方案的特点和适用场景。     

无轴承交替极永磁电机悬浮绕组及其特性研究

为研究悬浮绕组结构及其磁势空间谐波对无轴承交替极永磁电机悬浮特性的影响,在计及悬浮磁势空间谐波条件下,推导了电机悬浮力表达式。同时,定义径向力/电流刚度、径向力脉动率和径向自由度最大耦合率等3个参数量化分析径向力特性。在此基础上,在相同定转子结构下,研究了集中式、分布式、环形式以及带辅助线圈的集中式等4种悬浮绕组结构,并对各悬浮绕组磁势空间谐波及其影响进行分析。从降低悬浮磁势空间谐波和提高悬浮性能角度出发,提出一种带辅助线圈的集中式绕组以及悬浮磁势总谐波畸变最小的辅助线圈绕组系数优化方法。通过有限元分析,定量研究4种悬浮绕组结构下的悬浮特性,从而量化悬浮磁势空间谐波含量与悬浮特性的关系,为无轴承交替极永磁电机悬浮系统设计提供指导。     

4倍极比整数槽变极电机绕组方案的设计研究

为满足塔式起重多速电机的设计要求，本文针对该型式变极绕组常规设计存在的共性问题，提出新的设计方案，解决了高速极下存在最小转矩较低问题。     

分数槽集中绕组永磁球形电机定子磁场分析

永磁球形电机电磁转矩需要定转子磁场的共同作用,为了改善定子磁场分布,对定子磁场和齿极数选择方法进行分析。根据分数槽集中绕组电机理论,结合矢量运算,得到电机相数为任意值时旋转和倾斜的参考电流方程。以9齿8极的永磁球形电机为模型分析,利用有限元仿真和最小二乘法,得到定子线圈磁场的分布和各次球谐波的系数,证明参考电流法可以产生与转子磁场同步的定子磁场,进一步分析不同齿极数组合的球形电机的定子纬度线的磁场谐波分布,结果表明谐波次数与齿极数的最大公约数t和相数m有关。     

新型不等匝分数槽绕组

d=3的三相交流电动机,采用新型特殊排列的不等匝绕组.它是根据相量迭加的平行四边形法则的,合成后绕组磁动势主波对称,且谐波含量很低.     

基于定子齿削角的近极槽永磁同步电机振动噪声削弱方法

对于近极槽永磁同步电机而言,其振动噪声特性具有许多的特殊性。本文首先分析了分数槽永磁同步电机在定子齿削角时永磁体产生的气隙磁通密度分布表达式,然后利用所推导的解析表达式计算了在不同齿削角度情况下的各次谐波幅值,最后分别应用有限元法与解析公式计算分析了齿削角方法对电机振动噪声所带来的影响。结果表明,对定子应用齿削角的方法可有效降低近极槽表贴式永磁同步电机的振动噪声。