开关磁阻电动机控制参数及运行工况对其振动特性影响的频域分析

开关磁阻电动机的噪声主要是由电机运行时定转子间的径向磁吸力导致的定子形变产生的。从频域分析的角度，研究APC及电压PWM运行方式下控制参数对SR电机径向力频谱的影响。研究结果表明，合理地选择SR电机的控制参数，可以有效地降低振动和噪声。     

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%。     

混合定子铁心再制造电机应变数值仿真与转矩不平衡分析

提出将永磁电机的机壳、端盖、转子等零部件留用,定子铁心更换为由非晶合金叠片和硅钢叠片轴向混合叠压而成的混合定子铁心的永磁电机再制造方式。以一台混合定子铁心再制造电机为对象,分析了电机的空载气隙磁密轴向分布规律;计算了非晶合金定子和硅钢定子对应的径向力密度,应用电磁机械耦合模型对再制造电机应变进行数值分析;研究了再制造电机单位电磁转矩轴向分布规律,给出了再制造电机电磁转矩计算公式,发现了非晶合金定子和硅钢定子对应电磁转矩不相等引起的转矩不平衡现象,分析了转矩不平衡对转子铁心的影响。制作了再制造电机并进行了振动试验,试验结果证明了分析的正确性。     

利用ANSYS软件计算开关磁阻电动机电磁场

以常见的四相8/6极开关磁阻电动机作为分析对象,利用ANSYS软件,采用二维有限元法对开关磁阻电动机的电磁场进行分析,建立了四个典型位置下的磁化曲线,计算得到定子一极所受径向力。通过与实测数据的比较,证明了有限元分析的精度。利用本研究结果可以精确计算电磁转矩和优化设计电动机结构,以减小径向力幅值,达到降低振动和噪声的目的。     

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。     

采煤机永磁传动系统电机定子振动特性研究

为了降低采煤机永磁传动系统中的电机定子振动，基于永磁体磁链模型，结合电机矢量控制建立考虑齿槽效应的永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，简称PMSM）模型。对包含永磁同步电机、齿轮传动系统、截割滚筒负载特性的采煤机永磁传动系统机电耦合动力学模型进行仿真，得到有载工况气隙永磁体径向磁通密度与电枢电流径向磁通密度。在此基础上，分析了定子硅钢芯与非晶合金芯的电磁力、磁致伸缩力、振动位移与共振点。定子为硅钢芯时，磁致伸缩力最大值达到电磁力的23.8%，在电机转速为393 r/min时出现激励频率18fm引起的共振现象；定子为非晶合金芯时，磁致伸缩力相较于硅钢芯时明显增加，最大值达到电磁力的58.5%，在电机转速为288和433 r/min时出现激励频率18fm和12fm引起的共振现象，在实际使用中应加以注意。     

基于新型转子结构的开关磁阻电机转矩脉动分析与优化

为抑制开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）转矩脉动,提出了一种耳形转子结构,以一台1500r/min、7.5kW的8/6极开关磁阻电机为例,通过建立有限元模型,对新型结构进行了验证与优化。结果表明,所提出的新型耳形结构能够有效抑制转矩脉动,同时对电机平均转矩影响较小。该新型转子结构和转矩脉动分析结果,可供开关磁阻电机结构优化参考,从而提升电机电磁性能并抑振降噪。     

一种改进的四相开关磁阻电机直接转矩控制策略研究

针对开关磁阻电机转矩脉动大、启动时转子震荡的问题,将改进磁链估算模型和PWM技术应用到开关磁阻电机的直接转矩控制策略中。对四相开关磁阻电机的直接转矩控制策略进行了研究,设计了合适的磁链模型和开关表,分析了电机启动时转子震荡的原因,设计了参考转速变化的磁链估算模型;将PWM技术和直接转矩控制策略结合起来,提出了通过占空比调节控制周期内等效电压的大小,进而控制转矩改变量大小的方法;在Matlab/Simulink平台上,对优化前后电机的启动性能和转矩脉动抑制效果进行了仿真分析。研究结果表明:加入改进磁链估算模型后,有效解决了启动时转子震荡的问题,提高了启动转矩;引入PWM的开关磁阻电机直接转矩控制策略具有更好的转矩脉动抑制效果。     

表贴式永磁电机制造误差对齿槽转矩影响的研究

在永磁电机中，制造误差对齿槽转矩有较大影响。对表贴式永磁电机制造误差对齿槽转矩的影响进行研究，分析齿槽转矩对于转子径向误差与圆周方向偏移误差的敏感度。建立转子外圆开槽放置平底状永磁体模型和转子外圆不开槽放置圆弧底状永磁体模型，基于蒙特卡洛方法，应用Matlab软件生成正态概率分布随机样本，建立考虑制造误差的有限元模型，计算齿槽转矩，得出齿槽转矩的分布规律。研制两种转子模型样机，进行齿槽转矩测量。结果表明，实测值与仿真结果吻合度较好，为表贴式永磁电机制造误差的分配提供了依据。     

车用永磁同步电机径向力波灵敏度分析和优化

为了降低电动车电磁噪声,以电动车用永磁同步电机为研究对象,建立了有限元参数化模型,计算径向力波.通过解析法和试验,验证了有限元参数化模型的正确性.应用该模型,以永磁体厚度、气隙长度、定子槽中心宽度、定子槽开口宽度4种结构因素为设计变量,以1阶、2阶、3阶径向力波能量和径向力波均值最小为目标函数,进行了影响径向力波的结构因素灵敏度分析.结合电机设计要求,提出了改变气隙长度和定子槽中心宽度的参数优化方案,有限元计算结果显示优化方案改善了径向力波.     

电动汽车用永磁同步电机的转子结构优化

为了改善电动汽车用V型内置式永磁同步电机的性能,通过使电机的转子外表面分段偏心得到不均匀气隙的转子结构,完成了电机的优化.基于二维电磁有限元仿真,得到最合适、最优的不均匀气隙转子结构;通过对转子外表面分段偏心的偏心距进行尺寸参数分析,得到不同的偏心距对电机的电磁性能的影响.优化后电机的齿槽转矩降低了55.04％,噪声降低了15.66 dB.结果表明转子外表面分段偏心的结构改善了电机气隙磁密的正弦性,提高了电机的空载反电势和输出转矩.     

永磁型电主轴多频率振动的主动控制

为了有效抑制由砂轮质量不平衡及外部干扰引起的永磁型电主轴转子系统砂轮端的多频率成分振动,在无轴承永磁电机径向磁悬浮力产生原理的基础上,提出了一种基于最小方差快捷分块(FBLMS)的自适应滤波的永磁型双绕组电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动的主动控制方案。首先研究了双绕组永磁型电主轴结构及工作原理和径向控制力的模型,借助有限元法建立了永磁型电主轴柔性转子系统的动力学模型,分析了控制电流的不同成分对永磁体涡流损耗及电机定子铁损的影响,设计了永磁型电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动的主动控制系统,结果表明,提出的永磁型电主轴柔性转子系统砂轮端多频率成分振动控制方案具有明显的控制效果。     

基于BSRM变论域模糊控制研究

以12/8极三相双绕组无轴承开关磁阻电机为研究对象,针对转矩脉动及悬浮力脉动等问题,采用一种基于变论域模糊控制优化PI控制器控制参数的控制方法,更有效地降低BSRM系统转矩脉动、悬浮力脉动.在Matlab/Simulink中搭建无轴承开关磁阻电机模型并进行仿真分析.仿真结果表明:与传统PI控制方法相比,变论域模糊PI控制方法能更有效地抑制转矩脉动及悬浮力脉动.     

电动汽车的开关磁阻电动机驱动及其系统激振仿真

将新型开关磁阻电动机（switched reluctance motor,SRM）作为驱动源,应用于电动汽车。同时,根据开关磁阻电机的振动特性,以电机为激振源,导出了电机径向力和切向力随时间变化的解析表达式,用解析方法分析了它们对车辆振动系统的激振程度。仿真计算结果显示,开关磁阻电机的径向力是振源的主要激振力,是系统振动的主要因素。研究结果为电动汽车驱动系统的开发及其运行稳定性研究提供了理论依据。     

永磁同步电机常用转子结构的电磁振动分析

由于转子永磁体和定子铁芯之间存在极强的电磁吸力,当转子旋转时会引起电机定子的机械振动。现对不同转子结构的永磁同步电机的电磁振动问题进行分析比较,包括表面式、内置式转子结构,其中内置式转子结构又分径向式和切向式转子结构。首先分析了永磁电机内部的电磁力分布,通过二维电磁场的分析计算,可以得到在不同转子位置时电机内部的电磁力分布。将电磁力耦合到电机的瞬态结构有限元模型中,可以计算得到永磁同步电机的振动特性。     

混合励磁永磁电机的可靠性建模与分析

混合励磁永磁电机是在永磁同步电机的基础上,在电机的定子或转子上加入电励磁绕组以调节电机主磁通的新型电机。本文描绘了混合励磁永磁电机的工作原理及结构,建立了可靠性模型,并用故障树的可靠性分析法对混合励磁永磁电机的可靠性进行了定量、定性分析。     

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。     

两相4/2极高速开关磁阻电机多阶气隙优化

针对传统两相4/2极高速开关磁阻电机运行过程中转矩死区和大转矩波动这一问题,对传统开关磁阻电机数学模型中影响转矩死区和转矩波动的因素进行了研究,提出了一种基于两相4/2极开关磁阻电机的多阶阶梯式气隙设计的优化方案。利用Matlab拟合生成了气隙长度与气隙电感大小关系曲线,得到了不同阶数开关磁阻电机模型下阶梯式气隙各阶气隙长度的最优解,采用Maxwell 2D静态和动态仿真计算,计算了静态转矩波动系数、静态合成平均转矩和动态转矩波动系数等参量,分析比较了不同阶数的阶梯式气隙开关磁阻电机模型的电机运行情况。研究结果表明:采用多阶气隙极弧优化设计方法可以有效改善传统两相4/2极开关磁阻电机的运行情况,消除了转矩死区,降低了转矩波动,提高了运行质量。     

基于Simulink的开关磁阻电机直接转矩控制的研究

由于具有特殊的工作原理,开关磁阻电机在常规的控制方式下会产生很大的转矩脉动,限制了其应用范围。针对这一问题,对开关磁阻电机的直接转矩控制进行了研究,并在MATLAB/Simulink环境下搭建了8/6级开关磁阻电机直接转矩系统仿真模型。结果表明:应用直接转矩控制开关磁阻电机,运行时的转矩脉动明显减小,拥有良好的调速性能和转矩动态响应。     

新型双定子永磁游标电机电磁性能研究

提出一种在结构上由内、外双定子以及中间转子构成的新型永磁游标电机拓扑结构,永磁体采用内嵌的方式安装在转子内部。在该电机内、外定子上设计有起磁场调制作用的调磁齿,实现对内、外双重气隙磁场的调制作用,提高磁场的利用率,使电机能够输出较大较平稳的转矩。详细阐述该新型双定子永磁游标电机的工作原理,给出具体的设计参数以及二维、三维结构示意图,并运用电磁有限元软件完成对该电机模型的建立,针对其电磁性能进行仿真分析,结果显示该新型双定子永磁游标电机具有有效的谐波调制作用,并能实现较大较平稳转矩输出。