高速内置式永磁同步电机转子强度分析

内置式永磁同步电机高速运转时,隔磁桥处承受着永磁体和极靴所产生的巨大离心力,为了提高转子冲片的机械强度避免隔磁桥的损坏有必要对电机转子冲片的结构进行研究。首先,基于离心力产生的原理建立了转子冲片最大应力的数学表达式并与有限元仿真模型比较,验证了其准确性。然后,针对现有转子冲片机械强度不足的缺陷,提出了对永磁体沿径向分段的结构优化方案,并对该方案进行了模拟仿真。结果表明:分段桥可有效分担隔磁桥处的应力,提高转子的机械强度。最后,对比分析了分段桥数量对电机机械强度及电气性能的影响,得出了实例电机转子冲片的最优结构。研究结果为高速内置式永磁电机转子结构的优化设计提供了有力参考。     

内置式永磁同步电机转子加装工艺设计

根据内置式永磁同步电动机转子的结构特点和永磁体材料的温度特性,研究转子铸铝的特殊加工工艺,解决转子铸铝时铝液易渗入转子磁体槽的问题。设计钕铁硼永磁体的压力装配工装模具,实现转子中的永磁体由机械压装替代传统的手工装配,在内置式FYT300永磁同步电动机的批量生产中,验证了工艺的可靠性和有效性,提高了转子磁体的装配效率和装配质量。     

内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统起动运行困难的问题,提出一种基于混合信号注入的内置式永磁同步电机改进转子磁极初始位置估计方法.采用注入高频旋转电压信号的方法检测磁极位置,设计一种通过PI跟踪观测器对所构建磁极位置误差信号进行控制的方案,当误差调节至零时将获得磁极位置初判值,降低了算法的复杂性.以磁极位置初判值为矢量角,往定子绕组注入2个方向相反的脉冲电压矢量,通过比较直轴电流大小可以简单、有效地判断出磁极极性,实现对位置初判值进行校正,从而获得转子初始位置估计值.应用所提出的估计方法对一台22kW内置式永磁同步电机进行实验,得到转子位置电角度平均估计误差为4.6°.     

内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法

针对现有内置式永磁同步电机(IPMSM)转子初始位置估计方法设计复杂与计算量大的问题,提出了基于旋转高频信号注入和傅氏算法的改进方法。使用移相和傅氏算法从响应电流中提取转子位置初步估算值,利用磁路饱和特性获得转子磁极方向,综合其结果得到转子初始位置,并对死区效应等非线性因素对该方法的影响进行了分析。在此基础上提出使用移位代替移相滤波器(通过选择适当的PMW频率和注入信号频率)、平均滤波等方法改进算法实现。在实验平台上完成验证实验,实验结果表明本文提出的方法能够快速且准确地估算出IPMSM转子初始位置(误差小于6°电角度),并且该方法相比传统方法更容易实施、计算量更小,适合工程应用。     

内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对无位置传感器内置式永磁同步电机的转子初始位置检测问题,提出一种基于旋转高频电压注入法和恒定磁场定位法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。基于凸极跟踪的原理,通过注入旋转高频电压信号的方法获得估计转子位置,在此基础上,采用恒定磁场定位法对估计转子位置的磁极极性进行判断,实现对估计转子位置的极性校正,并且补偿估计转子位置的偏移误差,从而得到转子初始位置。在实验平台上进行了实验验证,实验结果表明文中提出的方法能够快速且准确地检测出转子初始位置,实现永磁同步电机无位置传感器可靠起动。     

改进的内置式永磁同步电机转子位置检测

在传统高频注入法永磁同步电机转子位置检测中,所使用的滤波器影响转子位置估算精度,注入高频电压信号会对电机电磁转矩控制产生影响,针对这些问题,提出了一种改进的高频注入转子位置检测方法,并研究由该方法带来的高频信号相位偏移问题。该方法采用将传统纯延时方法与带通滤波器法相结合的思路,通过延时增强了系统对高频信号观测的灵敏度,降低了所需要注入的高频电压信号幅值,减小了高频注入法对电机带来的转矩脉动,同时,通过对由延时与带通滤波器带来的相位延时进行实时补偿,从而改善转子位置估算的相位滞后问题。最后,通过仿真和实验验证了该方法的可行性和有效性。     

表面-内置式永磁转子同步电机的永磁体优化

针对表面-内置式永磁转子同步电机的结构特点,采用有限元法对表面-内置式永磁转子同步电机的表面式永磁体进行优化。建立表面-内置式永磁转子同步电机不同充磁方式和结构的有限元模型,计算其瞬态磁场,研究额定负载下的气隙磁密分布。分析其不同充磁方式和结构对空载反电势正弦特性、齿槽转矩、转矩波动和功率因数的影响,求解出表面-内置式永磁转子同步电机最佳的充磁方式和结构。分析结果表明,优化后的表面-内置式永磁转子同步电机的性能得到有效改善。     

采用磁障转子的内置式永磁同步电机优化设计

内置永磁同步电动机是一种广泛应用于各个领域的电机,在初选的电机基础上提出了一种转子带磁障的新结构电机,并给出初始设计和需要优化的多个设计参数。新转子中的磁障能起到聚磁作用,从而使气隙磁密由矩形波改善为阶梯形波。利用田口方法安排正交实验来提高实验效率,对主要的设计参数进行优化。利用有限元方法分析气隙磁密、谐波畸变率,从而验证了新结构转子可以提高气隙磁密基波幅值、降低谐波畸变率。     

内置式永磁同步电机电抗参数分析

内置式永磁同步电机电抗参数无论对电机的电动运行性能还是发电运行性能都有着重要影响。首先分析了磁钢成V型排列的内置式永磁同步电机的电抗特性,计算得到了不同转子结构的电抗参数,总结了该种结构的永磁同步电机电抗参数随磁钢结构的变化规律,然后分析了不同磁钢结构即不同凸极率下内置式永磁同步电机的外特性变化规律,并解释了发生变化的原因。     

内置式永磁同步电机交叉耦合电感分析

内置式永磁同步电机d、q轴间存在交叉耦合,对大转矩高饱和运行工况影响显著.在永磁同步电机的有限元模型基础上,采用冻结磁导率的方法分离出内置式永磁同步电机的交叉耦合磁链及其电感,并据此重建转矩方程,进而分析交叉耦合对于内置式永磁同步电机电磁转矩的影响.     

车用永磁同步电机转子静力学和模态分析*

当永磁同步电机高速旋转时,转子会产生较大的离心应力,为了避免转子失效,对电机转子进行静力学和模态分析是十分重要的。以一台最高转速为9000 r/mim的永磁同步电机为研究对象,通过ANSYS对其进行静力学分析和模态分析,得到应力和变形云图,以及固有频率和模态云图,为高速永磁同步电机设计提供了一定参考。     

城轨牵引内置式永磁同步电机转速及转子位置检测

针对城轨牵引无传感器内置式永磁同步电机的运行要求,设计了一种基于新型滑模观测器的内置式永磁同步电机转速及转子位置观测器,通过电机电流的滑模观测模块对扩展反电动势进行观测,使用S型函数取代传统的离散控制律,以削弱系统“抖振”;采用转速参数辨识和转子位置角度的锁相环将转速与位置分开观测,以提高转速和转子位置的观测精度;采用变参数PI控制器替代传统的内置式永磁同步电机速度控制环中恒参数PI控制器,以改善系统动态性能.证明了该新型滑模观测器的控制系统的稳定性,开发了基于STM32F103嵌入式微控制器的滑模观测矢量控制系统,实验结果验证了该控制策略的有效性与可行性.     

一种新型转子结构的内置式永磁同步电机优化设计

提出一种新型转子结构的内置式永磁同步电机。在转子永磁体材料用量相同的前提下,该结构所采用的阶梯形永磁体结构能够有效地改善气隙磁密波形,从而提高电机性能。为了得到阶梯形永磁体结构的设计参数,首先建立新型转子结构电机的磁路模型,以气隙磁密基波和谐波畸变率为目标函数,得到了转子永磁体的初始设计参数。为了提高参数的准确度,采用田口方法对该初始设计参数进行了优化,进一步提高了电机性能。最后,将该阶梯形永磁体结构的电机与传统一字形永磁体结构的电机进行了仿真性能对比。     

转子导体内置式永磁同步电机的设计与性能研究

针对面贴式永磁同步电机结构和性能进行研究,目前面贴式永磁同步电机的转子结构上没有起动绕组,永磁电机的运行严重依赖于变频器,改进电机的转子设计可以使得永磁同步电机具有自起动能力.对电机转子永磁体分布结构进行改进将提高电机的稳态性能,提高永磁电机的过载能力.提出了一种每极永磁体集中分布,具有异步自起动能力的新型永磁电机转子结构.设计了一台中等功率的永磁同步电机,利用有限元仿真软件ANSYS对不同转子结构的永磁同步电机的稳态性能进行了计算与分析,证明了优化后的转子结构具有良好的稳态功角特性,电机具备了一定的异步自起动能力.     

异步起动表面-内置式永磁转子同步电机特性分析及优化

提出一种异步起动表面-内置式永磁转子同步电机(LSSIPMSM),LSSIPMSM通过定子旋转磁场和转子起动铜层间的相互作用产生异步起动转矩。采用解析和有限元法相结合的方法对LSSIPMSM进行性能分析及关键参数优化,研究了起动铜层厚度、永磁体厚度等参数对起动性能和同步运行性能的影响,从而确定最优的铜层厚度和永磁体厚度。建立LSSIPMSM的电磁场有限元模型,分析LSSIPMSM在永磁体不同退磁状况下的起动性能和同步运行性能,并通过三维温度场有限元模型分析了不同退磁状况下的温度场分布。通过仿真结果的对比分析,验证了LSSIPMSM具有较好的动态性能和稳态性能。     

一种表面-内置式永磁转子同步电机三维全域温度场分析

针对表面-内置式永磁转子同步电机(SIPMSM)具有结构紧凑和功率密度高的特点,准确计算SIPMSM各部件的温度分布非常重要。采用电磁场-温度场耦合分析的方法对SIPMSM的三维全域温度场进行计算。建立SIPMSM的电磁场和温度场有限元模型,分析在同步运行速度下负载和永磁体退磁对SIPMSM三维全域温度场的影响,也分析了在额定负载下运行速度对SIPMSM三维全域温度场的影响。通过仿真与实验结果的对比分析,验证了样机模型的合理性和计算结果的正确性。     

车用内置式永磁同步电机局部退磁分析

抗退磁能力是评价永磁电机性能优劣的重要因素之一,车用永磁同步电机受工作环境、功率密度等影响,永磁体易产生局部退磁。本文概述了永磁体的退磁机理,以一台存在局部退磁风险的8极48槽内置式永磁同步电机为例,分析了电机产生局部退磁时的转子磁场分布,提出在局部退磁区域增加辅助槽以增大该区域等效气隙来消除永磁体局部退磁风险的方法,分析了辅助槽尺寸对永磁体退磁情况及电机输出转矩的影响,通过选择合适的辅助槽尺寸消除了电机永磁体局部退磁的风险。     

内置式永磁同步电机驱动系统效率优化研究

针对城轨牵引的内置式永磁同步电机的运行损耗问题和动态性能改善问题,从IPMSM-DTC等效电路出发,建立了IPMSM-DTC的损耗模型,分析了各种损耗与励磁电流和转速的关系,提出了一种新颖方法推导出不同条件下的最优励磁电流,进而实时在线自动调整磁链给定值,并对转矩误差、磁链误差采用模糊控制,以使电机在不同的运行工况下达...