不等齿宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机转矩的方法

在一些特殊的低速直接驱动应用场合,要求电机要有较高的转矩密度.传统等齿宽近极槽永磁同步电机的齿槽结构约束磁负荷和线负荷的关系,成为其实现高转矩密度的瓶颈.为提高近极槽永磁同步电动机的转矩输出能力,采用交替不等齿宽和齿顶宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的转矩.通过分析多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的电路和磁路结构,推导了电枢齿齿磁通的解析表达式,揭示了交替不等齿宽提高电机转矩的本质.最后利用Ansoft有限元仿真软件分析了96槽80极外转子永磁同步电动机在不同齿宽时的转矩,以及电枢齿和辅助齿的齿磁密.结果表明,采用交替不等齿宽和齿顶宽降低了电机定子齿的饱和度,大幅度提高了隔齿隔相绕组永磁电机的转矩.     

舵机用大功率永磁同步伺服电机电磁设计

针对舵机用大功率永磁同步电机转动惯量低、转速高、功率密度高和短时工作制的特点,对定子绕组形式和槽极数配合的合理选择做了介绍,并确定了电机基本尺寸。电机采用18槽4极分数槽双层短距分布绕组,电磁场有限元分析和试验结果表明,电机永磁电动势波形正弦度高,电机齿槽转矩低,转矩脉动低,输出转矩高,转动惯量低,具有较高的动态响应性能。     

近极槽永磁电机绕组配置和不等齿宽的研究

研究了绕组配置和定子齿宽对近极槽永磁电机的性能影响。比较了近极槽永磁电机隔齿绕组和全齿绕组的性能特点,设计了6种不等定子齿宽方案,对6种方案电机的输出转矩、齿槽转矩和脉动转矩等特性进行了比较分析。结果表明:隔齿绕组永磁电机采用合适的不等定子齿宽结构可提高电机的转矩密度。     

不等齿顶宽间隔绕组对直接驱动转台电机转矩特性的影响

为了满足直接驱动数控转台对低速大转矩电机的要求,研究并设计了一种基于极槽数相近结构的不等齿顶宽间隔绕组多极永磁同步电机。多极电机保证了转台具有较低的额定转速。极槽数相近结构不仅可以提高绕组短距系数,更能有效地降低电机的齿槽转矩波动。间隔绕组和不等齿顶宽结构的配合设计最大化了定子齿磁链和绕组系数,从而有效地提高了电机的转矩密度。另外,还采用解析计算方法分析了不等齿顶宽结构对齿槽转矩波动和谐波绕组系数的影响。从有限元软件ANSYS计算结果和实验结果可以看出,样机的齿槽转矩波动小于额定转矩的1%;与等齿宽电机相比,不等齿顶宽结构有效地提高了电机的平均转矩,证明了所提出设计方法的正确性和有效性。     

同步磁阻电机分析与设计(连载之四) 绕组形式的分析与选择

基于三相对称绕组和常规极对数选择,列举了同步磁阻电机易于实现的极槽配合和绕组形式。研究了几种典型绕组形式的磁动势分布,并从磁动势角度分析了不同绕组形式对电机性能的影响。最后采用有限元法比较了不同绕组形式电机的转矩密度、转矩脉动以及功率因数,总结了同步磁阻电机绕组形式的选择规律。     

无刷直流电机集中式绕组槽极数选择优化分析

本文着重对无刷直流电机采用集中式绕组时定子槽数与极数的配合问题进行分析研究,选择适当的槽极数来降低电机铁心损耗和电机齿槽转矩,以达到优化电机性能的目的.     

分数槽集中绕组式无刷力矩电机极槽组合研究

制造引起电机定子和转子相对偏心是客观存在的,因此研究不同极槽组合下偏心对转矩波动影响,对极槽组合设计有重要的参考意义。采用有限元仿真方法分析了分数槽集中绕组式无刷力矩电机不同极槽组合下静、动态偏心对转矩波动影响,并进行了样机试验,结果表明：宜优选绕组线圈分成多组对称均布且极槽数最小公倍数大的偶数槽组合。     

模块化多单元磁通切换电机设计与特性分析

该文提出一种具有高转矩密度、低转矩脉动的新型模块化多单元磁通切换(modularelementaryfluxswitching permanentmagnet,ME-FSPM)电机结构，研究槽极配合对电磁特性的影响。基于气隙磁场调制原理，从永磁磁场调制的角度阐明ME-FSPM电机气隙磁导调制系数对永磁磁密调制谐波影响规律。由于轴向模块配合与集成环形绕组拓扑，ME-FSPM电机不同槽极配合下具有高绕组因数特征，进而针对性的定义气隙磁导调制系数是决定永磁磁链基波幅值的关键参数。依据气隙磁导调制系数模型，揭示电负荷恒定下转子极数与电磁转矩变化规律。基于气隙磁密分布规律，分析模块配合下齿槽转矩抑制原理，依据槽极配合选择实现齿槽转矩基波抵消以及输出转矩提升，提出ME-FSPM电机槽极配合选择方法。最后，在6槽ME-FSPM电机结构下，选择6槽/7极和6槽/8极结构具有良好的转矩特性，并通过仿真与实验验证理论方法的合理性与有效性。     

不同极槽配合内置永磁电机转矩性能研究

内置式永磁电机的极槽配合影响电机的磁路结构与绕组分布,在电机的设计过程中,选择合适的极槽配合可以提高电机的转矩性能。文中利用相量图说明了空载特性与输出转矩的关系,分析了极槽配合对空载特性的影响规律。以分数槽的极槽配合建立了分别采用集中绕组与分布绕组的四种二维模型。利用有限元计算方法,得到空载气隙磁密与反电势波形、额定条件下的输出转矩情况。结果证明极槽比为5/6的整数倍时,电机的空载特性与转矩性能得到了改善,性价比得到了提高。     

大功率低速直驱永磁电动机动态转矩的时步有限元分析

低速直驱电动机具有极数多、每极每相槽数少的特点,由此产生的谐波对转矩特性影响很大.以36槽30极315 kW的低速永磁同步电动机为例,对其槽极配合和绕组系数进行了理论分析,然后采用时步有限元法对起动过程及稳态进行计算分析,获得考虑谐波影响的转矩特性,进而重点研究气隙大小及转子极靴部位开槽数对电机转矩的影响.结果可为进一步研制低速直驱永磁电机提供理论及技术支持.     

基于线性矩阵不等式的环形永磁力矩电机的H2/H∞静态输出反馈控制

针对直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机易受负载扰动及自身参数变化影响的特点，文中基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)，设计了一个多目标混合H2/H￥静态输出反馈控制器，该控制器可使闭环系统的极点均落在预先选定的线性矩阵不等式区域D内来实现极点配置。所设计的多目标控制器同时考虑了闭环系统的极点位置和2 个重要的鲁棒性能指标(H2和H￥范数)，不但保证系统的稳定型和快速性，还使系统对外界及自身扰动具有较强的鲁棒性，在很大程度上解决快速性和鲁棒性之间的矛盾。仿真结果及分析表明，所提出控制器满足高精度直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统对快速性和鲁棒性的要求。     

基于磁极参数的表贴式永磁同步电机齿槽转矩研究

齿槽转矩是永磁电机的重要问题之一,削弱齿槽转矩可以减少转矩脉动、降低电磁噪声、提高电机运行稳定性。基于磁极参数对表贴式永磁同步电机(SPMSM)的齿槽转矩进行了研究,基于能量法和傅里叶分解推导了不同永磁体模型下的齿槽转矩公式。研究发现,磁极参数的改变影响永磁体剩磁在气隙中分布和气隙相对磁导率的大小,进而改变齿槽转矩的大小。然后结合有限元方法对不同永磁体模型下的电机齿槽转矩进行了仿真分析,发现削极结构和组合磁极对齿槽转矩削弱明显,并通过有限元方法优化了这2种结构的磁极参数,最后分析对电机其他性能的影响。研究表明,合理地选择永磁体参数可以在确保电机性能的同时显著降低齿槽转矩。     

一种内置V型永磁同步电机齿槽转矩的削弱方法

齿槽转矩会造成振动与噪声、电机控制精度低等问题,故有必要削弱电机的齿槽转矩。通过研究分析内置V型PMSM齿槽转矩的产生机理,分析与齿槽转矩有重要影响的气隙磁密谐波,提出了改变单极V型磁极宽度及V型磁极夹角角度,其它磁极不变以削弱齿槽转矩的方法。研究了不同磁极宽度及不同夹角角度对齿槽转矩的影响,对比分析了改变单极磁极与磁极未变化时对齿槽转矩、气隙磁密、平均转矩以及转矩波动的影响。     

真空干泵用爪极永磁电机设计与分析

轴向分段式爪极电机具有转矩密度高、结构简单、制造成本低以及节约材料等优点。设计了一台1.5 kW、9 000 r/min的轴向分段式爪极电机。对电机的电磁设计与温度分布进行分析,验证设计的合理性。对于爪极参数的选取,研究了爪极角与爪尖长度对电机转矩大小、转矩波动以及空载电动势的影响,给出了合适的选取范围。分析结果为新型真空干泵驱动电机产品开发提供了参考依据。     

基于减少转矩脉动的外转子双凸极永磁电机的设计与分析

对双凸极永磁电机转矩脉动的原因进行了分析和研究。介绍了使绕组磁通回路不为串联的电机结构，并给出了电机的控制策略。使某些相产生的转矩下降时，其它相产生的转矩上升，以使总转矩保持恒定，从而大大地减少转矩脉动。在电机结构和控制策略的基础上，对10／8极和8／10极两种外转子双凸极永磁电机转矩脉动进行比较，得出8／10极电机更有利于减少转矩脉动。     

轴向分段式双爪极永磁电机设计与分析

永磁同步电机在高频率工况时,定、转子铁心损耗和永磁体涡流损耗都会增加,使电机温度升高,从而导致绝缘老化、永磁体退磁等。为了解决高频损耗增加的问题,设计了一台定、转子铁心材料均为软磁复合材料的轴向分段式爪极定子、单段式爪极转子的双爪极电机。类似于双凸极结构会出现转矩脉动过大的问题,采用转子磁极偏移和定子斜极相结合的方式降低转矩脉动。最后,对电机的电磁设计和温度分布进行分析,验证设计的合理性。对于爪极参数的选取,研究主要尺寸比、极弧系数、转子磁极偏移距离和定子斜极角度对双爪极电机的气隙磁密、空载反电动势、转矩及转矩脉动的影响。     

削弱永磁电机齿槽转矩的极宽调制方法与实验

针对齿槽转矩会使电机在运行过程中产生转矩振荡和噪声,影响电机的性能指标的问题,对比抑制齿槽转矩的几种方法,指出极宽调制方法在削弱齿槽转矩方面的可行性.通过有限元建模,分别计算传统表面式和极宽调制式两种转子结构永磁电机的齿槽转矩;设计构建一个由角度传感器、永磁电机、扭矩扳手等器件组成的齿槽转矩测试系统,对两种不同结构样机...     

少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机优化设计

针对稀土永磁同步电机(PMSM)对稀土永磁材料依赖性大的问题,提出一种少稀土组合磁极Halbach PMSM,永磁体采用Halbach充磁方式。阐述了该电机新型转子的磁钢结构,其中主磁极由双层永磁体组成,上层磁钢为钕铁硼永磁材料,下层磁钢为铁氧体永磁材料,辅磁极磁钢也为铁氧体永磁材料。以电磁转矩、转矩脉动和齿槽转矩为优化标准,对电机每极永磁体块数、充磁角度、永磁体材料和永磁体厚度等电机参数进行优化。采用定子斜槽结构降低齿槽转矩。优化后的少稀土组合磁极PMSM在保证转矩性能的情况下,减少了永磁体用量,降低了电机成本。最后通过有限元法分析该电机在空载和额定负载下的特性,验证了该电机设计的合理性。     

直流无刷电机中齿槽转矩的能量分析

齿槽转矩是齿槽类无刷永磁电机的固有指标,在定子绕组断电状态下,由永磁体的永磁场与定子铁芯的齿槽结构相互作用形成电磁力,进而在圆周方向产生周期性的固定转矩。本文从能量守恒的角度出发,根据齿槽转矩的产生机理推导出齿槽转矩与电磁结构的公式关系,以3对极和6对极两款直流无刷电机为例,利用二维有限元法分析了齿槽转矩在圆周方向的能量分布,研究表明,相同槽数的电机在一个周期内符合能量守恒定律,极对数的不同会造成齿槽转矩不同,通过选择合理的方法能够有效的利用齿槽转矩达到电机断电制动的效果。