微型永磁直流电动机内充磁磁极设计

微型永磁直流电动机用于音响装置时,对振动、噪音、换向火花等要求严格。气隙磁密设计成正弦波形,或接近正弦波形时,上述性能大大改善,起动转矩均匀性也得以提高,这类电机用于一般驱动场合时,力能指标是突出的要求,气隙磁密设计成平顶     

永磁直流电动机不等厚瓦形磁钢的设计

能按不同的气隙磁密波形设计永磁直流电动机不等厚瓦形磁钢，不仅可得到各具特色的电机性能，而且可使充磁工艺简便，电机性能稳定可靠。文章利用磁钢工作点确定原理，利用相对值图解法，论述并推导出只需利用一个计算公式就可设计不等厚瓦形磁钢各磁钢元厚度变化规律的设计方法，适合于各种规格电机；而铁磁磁压降非线性问题带来的设计复杂化也可通过图解法逐一求解解决。本设计方法可设计出产生任何一种气隙磁密波形的磁钢并使电机性能稳定可靠。     

磁钢用量对车用多层钕铁硼同步磁阻电机电磁性能影响

针对一种车用多层U形钕铁硼同步磁阻电机,基于有限元,研究了磁钢用量对其电磁性能的影响.结合遗传算法,确定了使各层磁钢分布相对较优的目标函数,以此目标函数,得到了不同磁钢总用量下的各磁钢布置结构.分析了磁钢用量对电机空载气隙磁密,短时运行工况下的峰值转矩、最大功率输出能力,长时运行工况下的功率因数、效率、磁阻转矩占比的影...     

新型无刷直流电机结构设计与性能分析

针对物联网通讯技术对微纳卫星提出的高性能、低成本的需求,提出了一种新型双圈磁钢无刷直流电机结构动量轮,介绍了其结构和工作原理。采用有限元法对气隙磁密进行仿真分析,结果表明,双圈构型电机气隙磁密和有效气隙磁密平均值均优于传统方案,气隙平顶宽度从传统方案的90°拓宽到120°,有效的提升了力矩输出性能。通过对无控制器状态下两种电机转速特性分析,验证双圈构型电机具有更优的动态和抗干扰性能;基于该结构设计了转速闭环PID控制系统并进行仿真分析,结果表明双圈构型电机在空载状态及突加负载两种情况下,电机达到稳定转速的时间和达到稳定转矩的时间均优于传统结构电机,且新型结构电机的脉动幅值降低约46.5%,可实现电机的高精度稳速控制。     

Halbach列旋转电机气隙磁密波形特性

基于6极无齿槽Halbach阵列电机模型,利用Ansoft有限元软件研究了气隙磁密波形随每极磁钢块数的变化,得出了气隙磁密波形最优时每极磁钢的块数。分析了每极磁钢块数较多时,气隙磁密波形正弦度、气隙磁密谐波和气隙磁密幅值的变化规律,得出了磁密幅值最大时的磁钢块数,并综合考虑磁密波形正弦度和磁密幅值大小时最佳的磁钢块数。     

Halbach列旋转电机气隙磁密波形特性

基于6极无齿槽Halbach阵列电机模型,利用Ansoft有限元软件研究了气隙磁密波形随每极磁钢块数的变化,得出了气隙磁密波形最优时每极磁钢的块数。分析了每极磁钢块数较多时,气隙磁密波形正弦度、气隙磁密谐波和气隙磁密幅值的变化规律,得出了磁密幅值最大时的磁钢块数,并综合考虑磁密波形正弦度和磁密幅值大小时最佳的磁钢块数。     

极靴式永磁同步电机径向气隙磁密分析

针对表贴式永磁同步电机空载径向气隙磁密波形正弦性差,加工复杂结构的永磁钢导致电机成本提高的问题,提出一种表贴式矩形永磁钢加装极靴的新型磁极结构。以标量磁位法为基础,建立了加装极靴后的空载径向气隙磁密解析模型,以一台18极54槽外转子永磁电机为例,通过有限元法验证了解析模型的正确性。此外,基于解析模型研究极靴结构参数对径向气隙磁密的影响规律,获得最优参数匹配。结果表明,加装极靴的永磁同步电机径向磁密幅值和波形正弦化程度明显提高。     

永磁同步伺服电动机气隙磁场优化设计

该文对永磁同步电动机气隙磁场进行了优化设计.针对平行充磁方式,提出了一种不等厚磁钢的设计方法,使电机空载反电动势呈正弦分布以及降低由较低次气隙磁场谐波引起的力矩波动成分.利用有限元仿真软件Ansoft对二维电机模型进行分析求解,计算结果表明该不等厚磁钢能够使气隙磁密波形接近正弦.     

无速度传感器下的五相感应电机三次谐波电流优化控制

针对五相集中整距绕组感应电机,通过注入三次谐波电流来优化气隙磁密分布和定子电流波形,有效提高铁心利用率和功率密度。采用带定子电阻辨识的滑模观测器,实现宽范围的无速度传感器运行,并且将得到的转子磁链用于直接矢量控制,保证电机在瞬态过程中有较好的动态性能。传统谐波注入电流方式仅关注气隙磁密分布,忽略了定子电流畸变,该文采用的方法同时将气隙磁密和定子电流优化成平顶波。构建一套低直流母线电压供电的五相感应电机控制系统,实验结果证明了无传感器下谐波优化控制策略的可行性。     

车用异步电机的电磁振动/噪声分析(英文)

该文对电动汽车驱动用异步电机的电磁振动/噪声进行分析和抑制,以一台额定功率40 kW异步电机的电磁噪声分析为例,列写可能引起异步电机电磁振动/噪声的危险电磁力波,并采用有限元法仿真获得电机关键工作点的气隙磁密,对磁密谐波进行时空谐波分析,从而确定危险电磁力波的幅值、次数和频率。采用有限元法分析电机结构的固有频率。通过电磁力波和电机结构的模态分析研究车用异步电机的电磁噪声特性,并通过合理的槽配合选择抑制电磁噪声。测试电机的空载噪声,通过空载噪声频谱的对比证明电磁振动/噪声分析的正确性。     

变压器磁饱和对低压变频器驱动高压潜油电机系统影响

介绍了海上采油平台上实际应用的一种低压变频器驱动的高压潜油电机系统构成,论述了系统中低电压变频器、三相正弦波滤波器、三相升压变压器、三芯长电缆和高压潜油电机等关键设备的选取原则。系统中的三相升压变压器主磁路磁密设计值比较低,以防止变频器采取低频电压补偿恒压频比控制方式起动潜油电机时,由于磁路饱和而引起的变频器输出电流直流暂态分量过大现象。为此,搭建了低频变频器高压驱动高压潜油电机系统仿真模型。仿真结果表明,该直流暂态电流分量幅值较大、衰减速度较慢。     

永磁电机磁极形状的特殊设计

利用永磁电机三维气隙磁密波形分析了轴向双削角等厚瓦表磁钢对齿槽电枢永磁电机定位转矩和电枢元件感应电势波形的影响。比较了各种改善电机性能的方法和利弊，认这种特殊设计的磁极有理想的磁密波形，稳定的充磁性能，磁钢完全利用，且只需传统的电机结构和工艺就可实现优异电机性能，对于无法兼顾全面性能的大功率电机而更显优越，文章最后给出易于生产和测量的平底平侧轴向双削角等厚瓦开磁钢结构图。     

汽车空调无刷直流电动机设计研究

针对汽车空调无刷直流电动机结构特点,对电机磁路与驱动控制进行了分析,得出电机的等值磁路图和磁钢工作图,给出了无刷直流电动机功率开关电路。将试制的无刷直流电动机样机与原有刷直流电动机运行性能进行了对比,实验结果表明,所设计的无刷直流电动机完全可以取代原有刷直流电动机。     

基于磁齿轮调制的复合电机有限元分析

为了降低机械损耗,获得高转矩密度电机,研究了一种磁齿轮复合电机,该电机充分利用磁场调制型磁齿轮内部空间,将磁场调制型磁齿轮和永磁电机复合在一起。利用有限元软件建立磁齿轮复合电机二维有限元模型,分析了电机磁力线分布、气隙磁密及对应的傅里叶分析、感应电动势、稳态运行转矩、齿槽转矩等特性。仿真结果表明,此类复合电机磁力线分布均匀,气隙磁密对应的最大谐波次数符合设计要求,三相反电动势对称性好,内外转子转矩比与传动比一致,齿槽转矩较小。与传统永磁电机相比此类电机有很好的转矩传输比和较高的转矩密度,具有很好的应用前景。     

1N·m紧凑型无刷直流电机设计及实验研究

设计了1台紧凑型无刷直流电机,并对样机进行了实验研究。文中首先给出了普通结构无刷直流电机的两套设计方案,在此基础上又设计了紧凑型无刷直流电机。通过方案对比分析,证明了紧凑型无刷直流电机具有体积小、结构紧凑、效率高等突出优点,且符合高效节能的发展趋势,具有非常好的应用前景。最后,采用Magtrol自动测试系统测试了样机的输出机械特性。     

Causes and characteristics of the electromagnetic vibration of a capacitor motor under load

Capacitor motors (CRMs) are widely used to drive industrial equipment and home electric appliances. Recently, reduction of the vibration and noise of CRMs has become increasingly important from the standpoint of environmental improvement. However, electromagnetic vibration of CRMs under load has not been sufficiently analyzed. The present paper theoretically and experimentally discusses the causes and characteristics of CRM electromagnetic vibration under load. The primary conclusions are as follows:

• (1) The general formula for the dominant electromagnetic vibration caused by electromagnetic force waves was derived, including the influences not only of a backward magnetic field but also of magnetic saturation.
• (2) The dominant electromagnetic vibration of CRMs is theoretically attributed to three types of electromagnetic force waves. Two types of electromagnetic force wave are generated by the interaction of two forward magnetic fluxes, such as those of a three‐phase squirrel‐cage induction motor, and the other type of electromagnetic force wave is generated under the influence of a backward magnetic flux.
• (3) The characteristics of the dominant electromagnetic vibration depending on the load and the running capacitance are subdivided theoretically and experimentally into three types based on the characteristics of the electromagnetic force wave and the equivalent circuit current.
• (4) The influences of magnetic saturation in dominant electromagnetic vibration have been verified experimentally and their causes have been clarified theoretically in relation to electromagnetic force waves. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 153(4): 68–76, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20129

     

直流偏磁情况下的定子永磁电机铁耗计算

提出了一种直流偏磁情况下的定子永磁电机铁耗计算方法。由于电机的特殊型结构以及逆变器供电等原因,定子永磁电机内部会存在直流偏磁现象。为此,首先使用爱泼斯坦方圈在不同交流磁密幅值情况下,进行了偏磁实验研究。基于实验数据以及传统偏磁铁耗模型,提出了一种考虑磁密幅值的偏磁铁耗计算模型。该模型能够较好地描述不同磁密幅值情况下直流偏磁对铁耗的影响。最后将该模型应用于电机铁耗计算,并与传统模型进行对比;电机损耗实验结果验证了该模型的可信度。     

单磁芯可控饱和电抗器控制量研究

提出了在常规单磁芯可控饱和电抗器的结构中增加一个检测绕组.当磁芯中存在直流偏磁磁势时,分析检测绕组输出端电压与直流偏磁磁势之间的物理关系.研究得出,当磁芯中存在正偏磁时,检测绕组输出端电压的负峰值与直流偏磁磁势是线性关系;当磁芯中存在负偏磁时,检测绕组输出端电压的正峰值与直流偏磁磁势是线性关系;且检测线圈输出端电压的峰峰值、有效值和正负半波有效值之差与直流偏磁磁势有关但均不是线性关系.试制了样机,实验结果验证了理论分析的正确性.在常规单磁芯可控饱和电抗器的结构中增加检测绕组,是可以研究当有直流偏磁磁势作用时磁芯的工作特性的,并且证明了检测绕组输出端电压的一些特征电压量如峰峰值、有效值和正负半波有效值之差均可以作为反馈控制量.     

Magnetic field analysis of a 9–6 without permanent magnet brushless DC motor by using 3-D finite element method

This paper presents characteristic analysis of without permanent magnet brushless DC (WPMBLDC) motor by using three-dimensional (3-D) finite element method (FEM). The paper describes the complex magnetic structure and principle of the presented WPMBLDC motor in detail. The magnetic field distribution of the presented motor is numerically computed by 3-D FEM. The primary characteristics of the motor including magnetic flux density, flux linkage and inductance profile are obtained. A prototype WPMBLDC machine has also been built and tested; additionally, the accuracy of 3-D FE analysis is verified by comparing the calculated results with the experimental measured values.