U型单相永磁同步电机振动及噪声的有限元分析

单相永磁同步电机日益广泛的应用于常用家电中,然而强烈的振动和噪声阻碍了单相永磁同步电机的推广和使用.基于二维非线性时步有限元法,首先对U型单相永磁同步电机进行电磁场计算并获取定子电磁力,再利用Workbench软件建立该电机实体3D模型,通过对该电机振动响应的数值仿真,求取定子电磁力作用下的振动位移、速度及加速度.最后使用LMS Virtual.Lab提取声学边界条件并获取声压在空间的分布和声压频响特性.为进一步优化改进该类电机结构以减小电机振动、噪声和提高电机工作性能奠定了基础.     

U型铁芯单相永磁同步电动机起动特性

单相电源难以产生旋转磁场,是否具有自起动性能成为电动机设计的关键技术问题.针对该问题采用基于电动机磁场有限元分析的方法,对比分析了具有不同气隙结构U型单相永磁同步电动机的定位转矩,得出采用不均匀气隙和定子铁芯表面不对称开槽产生起动转矩的方法.结果表明,对于定子铁芯内圆不同半径构成的不均匀气隙,不对称程度越大,起动能力越强;对于定子铁芯表面开槽的不均匀气隙结构,气隙越小,起动能力越强.应用Matlab软件对起动特性进行了动态仿真,通过对一台定子铁芯表面开槽U型单相永磁电动机进行的起动试验,验证了理论分析与仿真结果的正确性.     

基于“U”形转子空调风机单相永磁同步电动机

研究一种"U"形转子的空调风机单相永磁同步电动机,通过合理设计,使得单相永磁同步电动机与同容量的单相异步电动机的材料成本基本相同,效率大幅提高,实现了电机的高性价比.     

永磁同步电机转子永磁体内涡流损耗密度的计算

针对钕铁硼永磁材料提出了一个计算永磁同步电机转子永磁体内涡流损耗密度的公式.通过三维电磁场有限元方法，求解了电机内的磁场并计算出了永磁体内的涡流损耗，验证了公式的正确性.在分析计算中考虑了电机复杂三维结构的特点，同时根据对称性，取电机的一个极范围作为分析的简化模型.为了能很好地分析和画出精确的涡流波形，对每一个周期取100个时间子步作瞬态分析，并且在划分有限元单元时考虑了磁场的透入深度.最后根据计算结果的比较得出影响永磁体内涡流损耗的因素.     

基于田口法的永磁同步电机转子优化设计

为降低永磁同步电机在高速运转过程中存在的振动和噪音问题,本文以转子磁钢的极弧系数、磁钢厚度和定转子之间气隙径向距离为优化参数,采用田口优化算法对永磁同步电机转子进行优化设计,建立正交实验矩阵,利用ANSYS Electronics Desktop电磁仿真软件进行有限元仿真实验,在保证效率不降低的前提下,优先选择齿槽转矩和转矩脉动最低的参数组合。仿真结果表明,优化后与优化前相比,齿槽转矩降低了27.5%,转矩脉动降低了17.2%,效率提高到96.959 4%。与传统全水平正交优化方法相比,该设计节约了优化实验的次数,减少了优化设计所需要的时间,提高了优化效率。说明田口优化算法在电机优化设计中具有可行性和实用性。该研究对实际电机设计具有理论指导意义。     

转子分段斜极对永磁同步电机电磁噪声的削弱影响

为了削弱由齿谐波引起的电磁力谐波从而有效抑制电机的电磁噪声,推导转子分段斜极的径向电磁力波的解析式,分析分段斜极对永磁同步电机电磁噪声的抑制机理,讨论不同斜极分段数与削弱的齿谐波阶次之间的关系. 基于MANATEE仿真平台,对48槽8极永磁同步电机进行不同斜极分段数下的径向电磁力波和电磁噪声仿真分析,得到斜极分段前后主要阶次的径向电磁力谐波在不同斜极分段数下的变化规律,分析分段斜极对电磁噪声的影响. 研究结果表明：当齿谐波阶次为分段数的整数倍时,转子斜极无法削弱该阶齿谐波;当为非整数倍时,该阶次的齿谐波可以得到有效抑制,电磁噪声明显下降. 样机的实测噪声与仿真结果基本吻合,验证了转子分段斜极降低电机噪声的机理及仿真分析的正确性.     

稀土永磁同步电机转子整体充磁机的设计方案

介绍了稀土永磁同步电机转子整体充磁机的设计方案，其中包括充磁机的总体结构与工作原理，充磁工作过程和充磁电流的检测，充磁效果的粗测与精测；并且对充磁机冷却系统的重要性和充磁 机的保护环节以充磁头的基本技术等作了说明。     

转子失磁永磁同步电机驱动系统建模

转子失磁故障会降低永磁同步电机(PMSM)驱动系统的控制性能与运行可靠性,精确的转子失磁PMSM驱动系统数学模型是进行转子状态监控及失磁故障诊断研究的前提.建立转子失磁PMSM物理模型并进行有限元分析,获得永磁体空载气隙磁密,经傅里叶变换获得其傅里叶频谱并据此建立转子失磁PMSM及其驱动系统的数学模型,仿真结果证实了所建模型的正确性.     

稀土永磁高速同步电机转子机械强度的计算

随着新型永磁材料的出现和其性能的不断改进、提高,国内外都在研制稀土永磁高速同步电机,永磁高速电机的转子结构形式以套环式转子较好。为了保证套环式转子能可靠运行,必须合理选择套环的厚度和过盈量以保证转子机械强度。本文利用弹性平面问题有限元法,推导了套环式转子的过盈装配应力和旋转应力的计算公式,并简要地介绍了在TQ—16电子计算机上计算3千瓦,20000转/分稀土永磁高速同步电机转子机械强度的结果。     

永磁同步电机转子位置的无传感器自检测

介绍了一种基于电机空间凸极追踪的转子位置无传感器自检测的方法.该方法采用高频电压载波注入方式形成高频电流矢量,其负序分量包含了转子空间位置信息.通过采用外差法的转子位置跟踪观测器完成了转子位置信息的提取,实现无机械位置传感器的电机转子位置的检测.对空间凸极追踪的转子位置检测原理、转子位置跟踪观测器的结构以及内插式永磁同步电机转子位置检测过程的仿真研究进行了详细介绍,仿真结果验证了该方法正确和可行的     

电动车用永磁同步电机转子结构对弱磁调速性能分析

针对电动汽车驱动电机既要满足低速区大转矩输出,同时又要满足高速恒功率区宽弱磁调速范围的特殊要求,提出采用具有铁桥分段的V型永磁同步电动机作为驱动电机。通过分析对比不同转子磁路结构对电机主要运行特性参数的影响表明:同时采用非均匀气隙、V型铁桥分段永磁体、改变相邻磁极间距,不仅有利于改善空载气隙磁密波形,而且也满足增加电机恒功率区弱磁扩速范围和低速区大转矩输出的要求。并采用这种结构设计了20 kW电动汽车驱动用内置式永磁同步电机,结合有限元对电机主要性能进行了电磁计算。     

永磁同步电机定子齿磁通分析与偏心故障在线诊断

为提高电机和整个驱动系统的可靠性,建立偏心故障下定子齿磁通的数学模型. 根据偏心时定子齿磁通的时间、空间分布特点,提出一种可以全面反映偏心故障及其各项参数的故障特征量. 在实时测量定子齿磁通的基础上,提出故障特征量的具体算法以及偏心故障及其类型、方向、程度的诊断方法. 仿真和实验结果表明:所提出的方法可以在电机全运行范围内准确、有效地诊断偏心故障;可以对永磁同步电机的偏心情况进行实时监测,有效减小故障带来的损失,提高电机及驱动系统可靠性.     

基于观测器的永磁同步电机转子位置和速度估计方法

永磁同步电机运动控制系统中，机械传感器的存在使系统的体积增大，可靠性降低，易受外部环境的影响．为了降低系统的成本，提高可靠性，提出了一种无传感器控制方法，将磁链估计法与观测器法相结合，给出了一种基于观测器理论的永磁同步电机转子位置和速度估计方法．转子位置通过对磁链的估计而获得，速度反馈信息则通过一个闭环状态观测器进行估计．仿真和实测结果表明，该方法切实可行，能够可靠地进行转子磁极位置和速度的估算．     

转速对偏心裂纹转子时变刚度的影响

以刚性支撑含横向裂纹的水平Jeffcott转子为研究对象,基于应变能释放率理论和断裂力学线弹性范围内裂纹尖端塑性区K因子修正理论,采用应力强度因子为零法模拟裂纹的呼吸效应,研究不同转速时横向偏心裂纹转子在稳定旋转一周内裂纹开闭规律和刚度时变特性.结果表明:转速较高时,裂纹前缘塑性区的存在使裂纹轴纵向刚度在裂纹全开时有小幅度的下降,水平向刚度和耦合向刚度无明显差异;裂纹转轴时变刚度整体波动范围随转速变化,使转子产生复杂的动力学特性.     

永磁同步电机的优化设计

本文分析了永磁材料的特点,导出了相应的永磁同步电机优化设计的数学模型,设计了计算机实现的方法,编制了相应的计算机程序,并成功地设计了0.8kW NdFcB永磁同步电机,该电机通过了上海市科委的鉴定,现已投入批量生产。     

逆变器供电对永磁同步电机振动和噪声的影响

为了分析逆变器供电对永磁同步电机（PMSM）电磁振动噪声的影响,建立了一台PMSM多物理场耦合振动分析有限元模型。首先,利用ANSYS建立电机2D电磁模型,通过有限元法分别计算了逆变器和正弦电流供电情况下4 000 r/min电机的磁通密度;然后,应用节点力传递法将电磁力耦合到定子齿上进行谐响应分析,计算电机振动噪声,分析逆变器和正弦电流供电下PMSM电磁振动和噪声频谱特性。     

基于EKF的永磁同步电机定子绕组和转子磁铁温升估计

选dq坐标下的电机模型,用3阶EKF算法,来估计电机定子绕组的电阻值和转子磁体的磁通量,和静态时20℃室温下测得的定子绕组阻值和转子磁通量作比较,进而计算出对应的电机定子绕组和转子绕组的温度值.电阻值估计和磁通估计分别独立进行,通过对实验电机的实际测量和估计值进行比较具有较好的一致性.     

基于分层优化策略的永磁同步电机转子结构多目标优化

永磁同步电机对转矩输出的平滑性有较高要求.内置式永磁同步电机受齿槽转矩、磁阻转矩脉动、电磁转矩脉动等因素影响,输出转矩脉动相对较大,增加了电磁噪声和输出的不稳定性.基于一台20 kW永磁同步电机建立有限元模型,验证模型的准确性.以电机最大输出转矩、最小转矩脉动、最小齿槽转矩为优化目标,对电机转子结构参数进行灵敏度分析,并综合NSGA-Ⅱ算法和单变量参数法进行分层优化.与单层优化相比,分层优化对易受变量影响的目标提升效果更好.声学仿真验证了优化后的转子结构对电磁噪声改善效果显著.     

定子槽口宽度对同步电机转子涡流损耗的影响研究

针对定子槽口宽度对永磁同步电机转子涡流损耗的影响问题,探讨定子槽口宽度与转子涡流损耗之间的关系.以额定功率为18 kW的四极机电液耦合器表贴式永磁同步电机为例进行研究.同时,采用Ansys EM电磁场软件,建立电机二维有限元模型,在定子槽口不同宽度下,对气隙磁场谐波幅值的变化与转子上电涡流密度分布情况进行分析,分析磁场...     

谐波电压对六相永磁同步电机电磁转矩的影响

在分析谐波电流产生基波转矩理论的基础上,建立六相永磁同步电机样机模型,对样机施加不同幅值的3次及5次谐波电压,用有限元法分析其对电机出力的影响。结果表明,给六相电机施加特定幅值的3次及5次谐波电压,可以增加电机平均转矩,减小电流峰值,抑制转矩脉动,提高功率器件的利用率与可靠性。