基于辅助槽的永磁电机激振力波削弱方法

提出一种基于辅助槽削弱分数槽永磁电机空载激振力波的方法。首先推导永磁电机空载激振力波的解析表达式,得到对分数槽永磁电机振动噪声起主要作用的低阶激振力波的解析表达式。对激振力波阶数的分析表明,通过在定子齿上开辅助槽改变永磁电机极数槽数配合,可以削弱因极槽数配合引起的低阶激振力波。采用机械阻抗法得到未开辅助槽和开辅助槽时永磁电机电磁噪声声功率级频谱,利用有限元仿真计算和傅里叶分析对比开辅助槽前后激振力波的频谱,对比结果说明,所提方法可以有效削弱对分数槽永磁电机空载电磁振动和噪声起主要作用的激振力波。     

磁极偏移削弱永磁电机齿槽转矩方法

研究了永磁电机磁极偏移对齿槽转矩的影响,发现当每极槽数不为整数时,磁极偏移会引入新的齿槽转矩谐波.因此要通过磁极偏移减小齿槽转矩,除了减小永磁体对称时存在的齿槽转矩谐波外,还要减小新引入的低次谐波.为解决现有的永磁体偏移角度计算方法存在的不足,本文推导了磁极偏移时齿槽转矩的表达式,提出了确定永磁体偏转角度的新方法.有限元计算结果表明:与现有的方法相比,本文提出的磁极偏移角度计算方法得到的偏转角度对原有齿槽转矩谐波以及新引入的低次谐波都有较好的削弱作用,因此能较好地减小齿槽转矩.     

面包型偏心磁极永磁电机磁极优化设计

对于永磁同步电动机而言,正弦的气隙磁场,意味着更低的径向电磁力谐波和更低的转矩脉动。文章结合表贴式永磁电机径向气隙磁通密度函数和面包型永磁磁极结构特点,考虑定子开槽对电机有效气隙长度及永磁体相对磁导率对气隙磁场的影响,得到可以寻找平行充磁表贴式面包型偏心磁极最优偏心距和极弧系数的气隙磁场优化解析模型,并利用有限元软件验证了解析模型的准确性和有效性。这种解析模型,计算较子域法简单,也不需要对永磁体分段,来考虑永磁体上表面的偏心对气隙磁场的影响,但同时精度较高,对于面包型表贴式永磁电机的优化设计较大的指导意义。     

基于分块永磁磁极的永磁电机齿槽转矩削弱方法

基于齿槽转矩的周期性以及永磁磁极与槽口相对位置的不同对齿槽转矩分布的影响,采用叠加法研究了分块永磁磁极削弱齿槽转矩的方法。该方法无需计算永磁分块导致的复杂的气隙磁通密度分布,而基于不同分块之间与槽口相对位置的变化导致的不同的齿槽转矩的分布,通过合理选择永磁分块数、分块宽度及分块间隔,可使得不同分块产生的齿槽转矩相互抵消,从而有效地削弱齿槽转矩。针对每极整数槽和非整数槽结构,推导得到了永磁分块数、分块宽度以及分块间隔之间关系解析表达式。有限元计算表明,本文得到的确定方法可有效地削弱齿槽转矩。     

基于磁极偏移的盘式永磁电机齿槽转矩削弱方法

对应用于抽油机的大力矩低速盘式电机的研究中,由齿槽转矩造成的推力波动是影响电机运行性能的一个重要因素.为削弱齿槽转矩,采用基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法推导出盘式永磁电机磁极偏移与齿槽转矩的关系式,提出磁极分组进行磁极偏移对齿槽转矩低次谐波的削弱方法,在此基础上通过槽口优化进一步削弱齿槽转矩的高次谐波.利用有限元法进行仿真分析和验证,结果显示磁极偏移与槽口优化相结合的方法能有效的削弱盘式永磁电机的齿槽转矩.     

基于磁极分组偏移削弱永磁电机齿槽转矩

齿槽转矩的优化是设计永磁电机时不可跨越的步骤。介绍了一种新的磁极偏移方法来削弱齿槽转矩;分析在该方法下的齿槽转矩公式后,给出了此种偏移方法的偏移角度计算公式;并用Maxwell的参数化分析模块验证了所给磁极偏移角度计算公式的正确性;总结了分组数选取的规律,并通过对样机不同分组数的有限元仿真验证了规律的正确性;然后借助有限元软件对比分析了磁极均匀分布和采用所提偏移方法时的齿槽转矩波形和各次谐波的大小。结果表明,此种偏移方法可以削弱永磁电机的齿槽转矩。     

偏心磁极永磁电机气隙磁密解析计算方法研究

对于表贴式永磁电机,为了获得良好的电动势波形,降低齿槽转矩,电机往往会采用偏心型磁极来优化气隙磁密波形,使气隙磁密波形尽量正弦分布。虽然有限元法可以对气隙磁密进行计算、求解,但电机建模、有限元求解消耗时间较长,在工程应用和电机的初步设计中有一定的局限性。为了研究计算偏心型磁极电机气隙磁密波形,本文首先根据二维电磁场理论,建立永磁电机数学模型,采用解析计算方法分别计算了常规等厚度瓦片型磁极和偏心型磁极电机气隙磁密的分布;然后将计算结果与有限元仿真结果进行了对比,误差不超过4%,验证了计算方法的正确性。最后通过对已制成的3台样机进行实验并与计算结果进行对比,误差在5%以内,验证了该方法的广泛适用性。     

分段偏心磁极表贴式永磁电机优化设计

对一种磁极分段外圆弧偏心结构的表贴式永磁同步电机进行了优化设计,该种电机每段磁极内外圆弧具有不同的圆心。通过有限元分析,验证了新型磁极结构的优点。比较了不同偏心距和极弧系数下电机气隙磁密、齿槽转矩和反电动势波形,通过对偏心距和极弧系数的优化,可以有效降低气隙磁密谐波,减少反电动势谐波,抑制转矩脉动。该种磁极结构可以减少电机永磁材料用量和提高电机电磁性能。     

多边形组合式永磁直线电机边端力削弱方法

在低速大推力直线驱动领域,针对平板型永磁直线电机体积过大导致电机制造复杂和维护困难的问题,介绍了一种多边形组合式永磁直线同步电机（PCPMLSM）。沿着圆周方向叠片的PCPMLSM减小了涡流效应。利用三维有限元方法（FEM）对1台20极24槽的PCPMLSM进行了分析。针对该结构电机存在的边端力导致电机定位精度受限和推力特性恶化问题,分析了端部磁通不对称造成的单端边端力非周期变化规律,采用与初级铁心交链的磁极数为奇数和偶数时的单端边端力平均值的方式削弱此现象。在此基础上,提出采用优化初级铁心长度和各边的边端齿不等宽错位相结合的方法来削弱边端力。最后通过FEM验证了此方法的有效性。     

一种基于磁极偏移的永磁电机齿槽转矩最优削弱方法

研究了永磁电机磁极偏移对齿槽转矩的影响.推导了磁极偏移后齿槽转矩的表达式,得出了减小齿槽转矩的有效途径.给出了磁极偏移角度的计算方法,提出了一种寻找削弱齿槽转矩的最优偏移角度的方法.有限元分析与验证的结果表明:最优磁极偏移角度对齿槽转矩各次谐波都有较好的削弱效果.     

基于磁极分块与转子开槽削弱永磁电机齿槽转矩

为了提高6极72槽永磁直驱风力发电机的运行性能,提出了磁极分块与转子开槽相结合削弱齿槽转矩的方法。根据齿槽转矩的解析式和叠加原理,分析得出磁极分块和转子开辅助槽对削弱齿槽转矩的有效性。基于Maxwell有限元软件分别研究了永磁体的磁极分块、转子开槽对齿槽转矩的影响,给出了最佳的磁极分块数和磁极间隔以及转子辅助槽槽深和开槽位置。通过对比分析优化前后的电机仿真结果可知,该方法使电机的齿槽转矩得到了显著的削弱,同时电机的其他性能符合技术要求。     

附加磁极法优化永磁直线电机定位力

介绍了一种带一附加磁极的新型永磁直线电机。通过建立基于侧向力的永磁直线电机磁阻力的分析模型,得到了基于端部效应的附加磁极的磁阻力的公式。利用Maxwell Ansoft软件建立了基于8极9槽的永磁直线电机有限元模型,仿真结果证明带附加磁极的永磁直线电机对磁阻力的优化有着显著的效果。     

模块组合式定子永磁电机边端力分析及削弱方法

针对低速大功率电机过大的体积给其制造、运输、装配和维护带来困难以及可靠性低等问题,提出一种采用不等跨距绕组的模块组合式定子永磁电机结构,实现定子的模块化制作,增强电机的可靠性和容错性。为了提高模块组合式定子永磁电机运行的平稳性和控制精确度,分析其力矩波动的来源,指出由相邻定子模块之间装配、固定及维修所需的缝隙引起的定子边端磁导突变是边端力产生的主要根源,利用Schworz-Christistoffel变换法求取了电机定子模块边端处的气隙磁场分布,有限元分析结果验证了选用方法的合理性。最后对边端力进行了求解,并采用优化定子模块宽度和定子模块铁心轴向错位结构两种方法对合成边端力进行了削弱研究。仿真结果表明了两种方法对于削弱定子模块边端力的有效性。     

基于V型三段磁极错位削弱永磁直线电机推力波动的方法

6槽7极单边平板型永磁同步直线电机(PMLSM)运行过程中会产生推力波动,导致机床加工精度变差.针对此问题,提出一种将磁极错位与V型磁极相结合的优化方法来改善其性能.首先采用许克变换法对端部磁场进行分析,得到由端部效应引起的总推力波动解析表达式,再对解析式中傅里叶系数进行分析,得出端部效应引起推力波动的主要谐波次数;然...     

基于Ⅴ型三段磁极错位削弱永磁直线电机推力波动的方法

6槽7极单边平板型永磁同步直线电机(PMLSM)运行过程中会产生推力波动,导致机床加工精度变差。针对此问题,提出一种将磁极错位与Ⅴ型磁极相结合的优化方法来改善其性能。首先采用许克变换法对端部磁场进行分析,得到由端部效应引起的总推力波动解析表达式,再对解析式中傅里叶系数进行分析,得出端部效应引起推力波动的主要谐波次数;然后通过对多种永磁体结构进行有限元仿真,由力特性得出采用Ⅴ型三段错位磁极的方法,当两端磁极与中间磁极所产生的谐波相位互差90°时可有效削弱推力波动;最后根据此方法制作样机。有限元结果及样机实验验证了此方法的可行性,对单边平板型PMLSM优化设计有着重要的指导意义。     

组合磁极削弱永磁同步电动机转矩脉动方法研究

针对永磁同步电动机的转矩脉动削弱问题,研究了组合永磁磁极的转矩脉动削弱方法。组合磁极由两种性能不同的永磁材料组成,通过合理选择永磁材料与极弧宽度组合,可削弱气隙磁密和反电动势谐波,进而削弱转矩脉动。采用解析法计算组合磁极产生的气隙磁密和反电动势,研究组合磁极的极弧宽度变化对反电动势的谐波的影响,以总谐波失真最小为标准,得到极弧宽度组合。有限元计算结果表明,采用极弧宽度组合时,反电动势谐波和永磁电机的转矩脉动都得到了很好地削弱。     

改进型偏心磁极对表贴式永磁电机性能影响研究

本文基于传统偏心磁极提出了一种改进型结构,该结构通过在传统偏心磁极的中心位置增加一块等厚区域来实现。文中首先介绍了改进型偏心磁极的构成原理;然后通过全局优化算法对改进型偏心磁极的主要结构参数进行了优化;在这之后,与采用传统偏心磁极以及等厚瓦片磁极的两类电机进行比较分析。从结果中可以看到本文提出的改进型偏心磁极在三者中具有最小的转矩脉动,最高的效率,同时输出转矩相较于等厚瓦片结构降低不多,且大于传统偏心结构。通过本文的研究证实了采用改进型不等厚磁极的诸多优势,具有一定的应用价值。     

凹型端齿削弱永磁直线电机端部力波动方法

结合端面磁通函数和虚位移法推导PMLM端部效应产生的单端推力波动和法向力波动的解析表达式,揭示端部效应引起的推力波动和法向力波动的规律。通过对傅里叶级数的分析,提出反相位补偿原理的凹型端齿结构,该结构能消除推力波动和法向力波动的奇次谐波,解决传统的优化动子长度削弱推力波动但带来电机纵向"俯仰运动趋势"的缺点,同时还能消除动子横向"俯仰运动趋势"。最后以齿槽效应较弱的12槽11极PMLM为例,采用有限元仿真和实验验证,结果证明该方法能够削弱端部效应产生的法向力波动和推力波动。     

削弱永磁同步电机反电势谐波的磁极形状优化方法

针对永磁同步电机(PMSM)反电动势中含有谐波的问题,提出了一种磁极形状优化方法以改善PMSM反电动势波形,使得反电势更接近正弦波。建立了磁极表面正弦弧轮廓的描述方程,与传统的偏心圆弧法进行了有限元对比分析,得出同等条件下正弦弧磁极的反电动势畸变率更小。同时进行了样机试验,结果分析表明,通过正弦弧方法优化后的反电动势削弱了谐波,波形的正弦度更好。