磁障渐变同步磁阻电机低转矩脉动转子优化设计

以横向叠片转子同步磁阻电机(TLR-Syn RM)为研究对象,提出了一种绝缘磁障渐变型转子结构。首先,在保证各层绝缘磁障直线段与圆弧曲线段宽度相等的条件下,分析绝缘磁障"渐变"的几何特征,推导出在较小转矩脉动下,各结构参数间所满足的解析表达式。其次,在解析法所设计的初始电机模型基础上,结合有限元法和二维等高线分析法获得结构参数与转矩脉动的函数关系,为采用Taguchi法的水准选取提供可靠依据。再次,利用Taguchi法建立正交表、设计正交试验,优化调整电机结构参数,寻求低转矩脉动的最优解。最后,根据所提出的方案设计并研制了实验样机,仿真和样机试验表明,该绝缘磁障渐变型转子结构可以有效地抑制电机的高转矩脉动,验证了优化设计方案的可行性。     

抑制转矩脉动的同步磁阻电动机转子优化设计

提出了同步磁阻电动机一种新型渐变ALA栅格转子结构,采用有限元逼近方法研究影响转矩脉动的转子栅格结构参数。以转矩脉动为优化设计目标,根据每半对极下定子槽数、转子等价虚槽数与栅格层数和栅格所跨过的定子槽与相邻定子齿的单元个数的关系,推出了ALA栅格转子结构参数与转矩脉动的数学关系表达式,且栅格具有渐变特点。与常规等距ALA栅格转子结构进行实验对比分析,证明提出的新型转子结构的同步磁阻电动机转矩平滑性好,较好地抑制了转矩脉动。     

低转矩脉动同步磁阻电机设计与优化

同步磁阻电机利用其直、交轴磁路磁阻不同而产生磁阻转矩,转子结构简单且避免了稀土永磁材料的使用,电机的加工和制造成本明显降低,但是存在转矩脉动大、功率因数低及效率有待提升的不足。为此,重点开展降低同步磁阻电机转矩脉动且提高其功率因数和效率的电机设计及多目标优化设计研究。首先利用转子不对称结构降低电机的转矩脉动并完成低转矩脉动同步磁阻电机设计,然后基于田口实验法确定电机优化变量,再基于遗传算法兼顾实现转矩脉动、功率因数和效率的多目标优化且通过电机的有限元分析(FEA)验证低转矩脉动同步磁阻电机设计和多目标优化设计方案的合理有效性。     

低转矩脉动同步磁阻电机磁障形状分析与优化设计

同步磁阻电机因其结构简单、调速范围宽,且无需永磁体励磁,与永磁同步电机相比具有成本低、可靠性高等优势。与此同时,同步磁阻电机存在转矩脉动较大和功率因数较低等缺点。针对同步磁阻电机转矩脉动高的问题,提出一种形状优化方法对同步磁阻电机的转子磁障形状进行优化,以降低其转矩脉动。首先提出分段线性插值方法确定转子磁障的边界,使获得的同步磁阻电机磁障形状具有任意性。然后结合序贯田口法和拟牛顿法对同步磁阻电机进行优化,进而减少优化所需时长。最后以降低转矩脉动和提高平均输出转矩为目标,对同步磁阻电机进行优化,与传统同步磁阻电机对比结果表明,应用所提出方法获得的磁障形状能够有效降低同步磁阻电机的转矩脉动。     

基于转矩分离的永磁辅助同步磁阻电动机转矩脉动抑制

永磁辅助同步磁阻电动机（PMaSRM）内同时存在永磁转矩和磁阻转矩。不同转矩分量的占比大小和转矩脉动大小是评价电机电磁结构设计合理性的重要指标。以一台3 kW的PMaSRM为研究对象,在考虑磁路饱和与d、q轴交叉耦合因素的影响下,采用冻结磁导率法进行了电机的转矩分离和转矩脉动分离。基于转矩分量和转矩脉动分量的分离结果,以降低负载齿槽转矩为目标,进行了电机转子结构的优化设计,为PMaSRM的设计提供了参考。     

基于转子极弧偏心抑制开关磁阻电动机转矩脉动

准确计算开关磁阻电动机电磁场是设计、分析开关磁阻电机的关键。基于转子极弧一部分偏心,研究一种新型转子极面,前一部分转子极面沿着电机旋转方向气隙逐渐减小,后一部分气隙保持均匀不变。利用有限元法,对一台12/8极开关磁阻电动机建模,计算最佳转子极弧偏心距和非偏心极弧比。仿真结果表明,基于转子极弧偏心得到的转子极面结构,不仅可以有效地减小开关磁阻电动机的转矩脉动,而且能增加电机的平均转矩。     

混合励磁同步电动机转矩脉动分析与优化

针对混合励磁同步电动机在运行过程中存在转矩脉动的问题,采用气隙磁导法和虚位移法从理论上推导了转矩脉动产生机理,并分析了引起转矩脉动的主要因素。借助有限元仿真软件,建立了一台混合励磁同步电动机模型,从电枢绕组、定子斜槽和极弧系数3方面对该电动机的转矩脉动进行了优化,综合3种优化措施对电动机额定和弱磁运行工况进行了仿真。结果表明:提出的优化措施对混合励磁同步电动机额定运行和弱磁运行工况下的转矩脉动削弱效果明显,为混合励磁同步电动机的设计提供参考。     

低转矩脉动铁氧体永磁同步磁阻电机设计与分析

铁氧体永磁同步磁阻电机的转矩成分主要为磁阻转矩,其设计特点与钕铁硼永磁同步电机有较大差别。分析了永磁同步磁阻电机的数学模型和转矩脉动来源,并以此为理论依据,对极槽配合、转子磁障结构和等量铁氧体放置方案进行了选择和设计。对得到的转矩脉动较低的两个铁氧体放置方案,对比分析了其相关电磁性能,最终得到的转子结构可兼顾转矩脉动低、功率密度高等优点。     

开关磁阻电动机转矩脉动抑制方法研究

研究了开关磁阻电动机的转矩分配函数控制法和直接转矩控制法,针对两种控制策略在开关磁阻电动机转矩脉动抑制中的应用进行了建模与仿真研究.结果表明,两种控制方法都能较好地抑制转矩脉动.而直接转矩控制技术能更有效地控制转矩,并更好地改善系统的动静态性能.     

开关磁阻电机转矩脉动及结构优化设计研究

以轮毂电机为动力的四轮独立驱动电动车是电动车未来的发展方向之一。开关磁阻(switched reluctance)电机因为输出扭矩大,性能可靠等特点而成为较理想的驱动电机。针对SR电机输出转矩脉动大,影响电动汽车运行的舒适性和操纵稳定性的问题,深入分析了SR电机转矩脉动产生的原因,提出了相应的优化设计方案,并采用粒子群算法对设计参数进行了优化。研究结果表明:经改进设计以后,在激励电流为10 A时,SR电机的转矩脉动减少了21.42%;在激励电流为20 A时,转矩脉动减少24.32%,对改善四轮独立驱动电动汽车的舒适性和操纵稳定性具有重要意义。     

非线性模型的开关磁阻电动机转矩脉动抑制

针对开关磁阻电动机SRM(Switched Reluctance Motor)转矩脉动大的问题,基于SRM的磁化特性,分析了SRM的非线性模型.采用Matlab/Simulink仿真软件,对SRM、功率变换器及其控制系统建立了动态仿真模型,并用模糊控制器对SRM的关断角进行实时补偿,实现SRM关断角自动调节,达到减小转矩脉动的目的.仿真实验中,转矩脉动系数从补偿前的0.673 0降低到补偿后的0.257 4,证明了该方法的可行性和有效性,为实际SRM控制系统的设计和调试提供了有效的手段和工具.     

开关磁阻电动机转矩脉动的智能抑制方法

提出了一种基于瞬时转矩控制的抑制开关磁阻电动机转矩脉动的方法。先定义转矩分配函数 ,用以对各相转矩进行分配 ,保证各相瞬时转矩之和为一恒定值 ;其次通过矩角特性反演出各相电流指令 ,然后 ,通过滞环电流闭环控制电机 ;依负载要求而给定的转矩给定值 ,则是通过模糊神经网络控制器的输出而给定的。文中介绍了该智能控制器的设计方法。最后 ,通过数字仿真结果证实该方法不仅有效地抑制了转矩的脉动 ,而且具有期望的瞬态响应特性     

异步电动机低转矩脉动直接转矩控制研究

针对异步电动机直接转矩控制中存在的转矩脉动问题,提出了一种基于多扇区的转矩脉动抑制策略.通过减小磁通在旋转过程中的空间角度,使磁通与电压矢量间的夹角趋向于连续,从而降低电压矢量步进式切换造成的脉振转矩,同时提取电压空间中的主矢量,以对称地改变定子磁通幅值并消除电流畸变引起的转矩脉动.仿真结果表明,该方案能有效降低异步电动机低速运行时的转矩脉动,提高直接转矩控制系统的响应特性.     

磁阻同步电动机转子结构及电抗折算系数计算

介绍几种常用的转子结构型式及其特点，导出了各自的直轴和交轴电抗折算系数的计算式，并用数字实例作了比较，指出分段凸极式转子结构是磁阻同步电动机较理想的结构型式。     

基于瞬时转矩控制的开关磁阻电动机转矩脉动抑制研究

转矩脉动是开关磁阻电动机的主要缺点之一,直接瞬时转矩控制(DITC)能够有效抑制开关磁阻电动机(SRM)的转矩脉动。但电动机特殊的双凸极结构,使得电动机内部磁路十分复杂,给电磁转矩的计算带来了很大困难。为得到电动机在实际运行时转矩的精确反馈,本文通过ANSYS软件对现有样机Maxwell3D建模,收集在不同机械角度位置和单相电流时的转矩值,建立转矩模型。根据电动机的特性和实际经验,合理设置导通角,并基于电动机单相、双相交替导通的通电方式,设计了两种状态下的转矩控制器。通过仿真,证明了能够有效地将转矩脉动控制在一定误差之内,达到转矩脉动的抑制效果。     

基于变磁链幅值的同步磁阻电动机直接转矩控制

传统的直接转矩控制,在保持定子磁链幅值恒定的前提下,通过改变定子磁链相位来调节转矩。对于同步磁阻电动机直接转矩控制方案功率因数较低的问题,本文提出变磁链幅值的同步磁阻电动机空间矢量直接转矩控制(SVM-DTC)方案,通过改变定子磁链幅值,调整功率角大小,从而改善功率因数,克服了直接转矩控制功率因数低的缺点。利用Matlab/Simulink搭建了同步磁阻电动机SVM-DTC模型,验证恒定磁链幅值和变磁链幅值两种直接转矩控制方案。研究结果表明,相较于传统的SVM-DTC,该方案能明显改善功率因数。     

减小永磁同步电动机电磁转矩脉动方法

针对表贴式永磁同步电动机自身结构的特点,简述了永磁同步电动机产生转矩脉动的原因.从电机设计着手,分析永磁体的充磁方式、永磁体宽度、偏心距、不同极弧系数组合以及极槽配合对纹波转矩和齿槽转矩的影响.以一台永磁同步电动机为例,运用有限元软件Maxwell 2D分析这些情况下的转矩脉动.     

永磁同步电动机控制系统转矩脉动的研究

采用矢量控制的方法在MATLAB/SIMULINK环境下,构建了永磁同步电动机(PMSM)的动态仿真模型,并进行了加、减速和加、减载的仿真。同时比较了不同电流滞环环宽下的转矩脉动情形。由仿真结果可知,所建立的基于PWM的转速、电流双闭环控制系统能够很好地控制永磁同步电动机。     

无传感器永磁同步电动机转矩脉动抑制

针对永磁同步电动机因转子磁通非正弦引起的非正弦感应电动势,研究了一种可以抑制转矩脉动的无位置传感器、无转矩传感器的控制方法。该方法控制简单,可以抑制由反电动势引起的6次,12次,18次谐波转矩脉动。基于永磁同步电动机的数学模型,产生补偿电流来消除转矩脉动,采用快速滑模控制器进行速度控制,增加鲁棒性;根据对带有全通滤波器的近似积分磁通估计方法得到位置信息,实现无位置传感器控制。仿真结果验证了该方法的有效性和实用性。