不同极槽配合电动汽车永磁同步电机弱磁性能及抗饱和能力研究

电动汽车永磁同步电动机需要宽的调速范围,但在高速弱磁时,铁心的饱和带来了较大的反电势失真和转矩波动,影响电机的运行性能。本文比较分析不同极槽配合的内置永磁同步电机高速弱磁工况的反电动势、电磁转矩和转矩波动情况。仿真分析表明,在高速弱磁条件下与分数槽电机相比,整数槽永磁同步电动机具有较高的反电势失真率和转矩波动;其中36槽8极电机弱磁能力最好,18槽8极电机转矩波动最小。     

空气压缩机用永磁同步电机电磁仿真设计

介绍了一款空气压缩机用永磁同步电机的电磁设计。针对客户对电机弱磁调速性能的要求，采用转子磁钢内置的结构，对转子磁钢V字型结构进行设计。利用有限元法对电机效率、损耗、转矩、反电势和输出功率等相关参数进行分析。通过转子磁钢斜极的方法，改善转矩波动和反电势波形。型式试验结果表明，电机的额定转速和弱磁调速性能可以满足设计要求。     

转子分段斜极在永磁同步电动机中的应用分析

转子分段斜极是一种能有效削弱齿谐波、改善电机齿槽转矩和转矩脉动的方法.引入斜极系数、永磁转矩削弱系数以及磁阻转矩削弱系数分析了分段斜极对永磁同步电动机反电势波形和电磁转矩的影响,揭示了分段斜极和定子斜槽的区别,并提出了分段斜极转子轴向分段数的选择原则和最佳斜极角的计算方法.有限元仿真和实验结果验证了结论的正确性.     

负载对分数槽永磁电机转矩波动的影响

为了削弱分数槽永磁电机的转矩波动,提高控制精度,详细分析了负载对气隙磁密、反电势、电感和转矩波动的影响,得出转矩波动次数相对齿槽转矩次数的变化规律由电机的每极每相槽数确定,提出了一种根据转矩波动的次数和磁钢分段数设计磁钢分段斜极角的方法,并利用Ansoft Maxwell 2D有限元分析软件对该方法进行了计算机仿真分析,通过6种极槽配合电机的仿真结果表明,提出的方法相比于基于齿槽转矩次数设计磁钢分段斜极角的方法,对转矩波动的削弱效果能提高40%以上,效果明显。     

表面-内置式永磁同步电机优化设计

针对表面-内置式永磁同步电机因齿槽转矩存在的转矩波动大、噪声和振动等缺点,提出一种通过改变定子槽型的优化齿槽转矩、转矩波动和空载反电势波形的方案。采用有限元法建立表面-内置式永磁同步电机仿真模型,分析了改变定子槽型对电机齿槽转矩、转矩波动和空载反电势的影响。对比分析有限元计算结果,该方案可削弱齿槽转矩、减小转矩波动和优化空载反电势波形。     

转子斜极对永磁开关磁链电机性能影响的研究

永磁开关磁链电机兼具开关磁阻电机和永磁无刷电机的优点，结构简单、转矩和能量密度大、效率高，而且具有良好的弱磁能力。但是这种电机的齿槽定位转矩或不对称径向力一般也比较高。分析了转子斜极对其不对称径向力、齿槽定位转矩和反电势等性能的影响，并用两种不同结构的电机进行对比研究。研究表明，采用合适角度的转子斜极可以使电机各项性能得到明显改善。     

永磁无刷直流电动机结构对转矩脉动的影响

转矩脉动是影响永磁无刷直流电动机输出力矩稳定性和精度的主要因素之一。针对永磁无刷直流电动机结构,推导了其气隙磁密与反电势和转矩脉动的关系,分析了反电势波形对转矩脉动的影响,采用Ansys对电机永磁体的不同充磁方式和不同极弧系数条件下的气隙磁密和转矩脉动进行了仿真,得到了电机反电势波形并计算得到转矩脉动系数,对于无刷直流电动机的电磁设计具有较好的指导意义。     

内嵌式不等气隙永磁无刷直流电机优化设计

<正>弦波驱动的永磁无刷直流电机对齿槽转矩和反电势谐波含量通常有较高的要求,可采用多种方式进行削弱。本文针对批量生产要求,定子采用直槽叠装工艺,转子采用"一"字型内嵌结构,通过采取不等气隙的设计,达到降低齿槽转矩和反电势谐波含量的目的,最大程度节约材料成本。描述了一款1500W,10极12槽内嵌式永磁无刷直流电机优化设计过程。通过对样机测试表明,电机的齿槽转矩和反电势谐波含量较低,达到设计要求。     

基于变极绕组的异步起动永磁同步电动机起动性能研究

异步起动永磁同步电动机(line-start permanent magnet synchronous motor,LSPMSM)因具有较高的效率、功率因数和转矩密度,因此在很多应用场合中远优于感应电机,但其应用又受限于较差的起动转矩和牵入同步能力。该文中设计了一种变极式异步起动永磁同步电机,其定子绕组采用新型的6/8变极绕组结构。通过对常规8极异步起动永磁同步电动机和变极异步起动永磁同步电动机工作原理的分析,以及利用二维有限元法比较分析起动过程中两电机的发电制动转矩、波动转矩、空载反电势及堵转转矩,其结果表明,6/8变极异步起动永磁同步电动机能够从根本上有效抑制发电制动转矩和波动转矩,显著提高了电机的起动能力。     

消弱永磁驱动器齿槽转矩的斜极优化方法

采用斜极结构消弱永磁驱动器的齿槽转矩,利用解析方法推导出具有斜极结构的永磁驱动器齿槽转矩解析表达式。采用Ansys有限元仿真和中心复合实验设计获取响应值,根据响应值建立斜极结构永磁驱动器的二阶响应面回归模型。并基于该模型,选择永磁驱动器齿槽转矩最小为目标,利用粒子群优化算法对其主要结构参数进行优化,得出最优结构参数组合。对斜极结构永磁驱动器分别进行了解析和优化,结果表明,优化方法可以显著地消弱永磁驱动器的齿槽转矩,避免产生转矩波动,提高了系统的控制准确度,证明所得出的结论是正确、有效的。     

混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁电机特性分析与试验研究

提出了一种适用于电动汽车驱动系统的E型铁心混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁(HEAFFSPM)电机。以一台三相6/10极电机为例,基于三维有限元方法全面研究该电机静态特性,包括气隙磁密、空载永磁磁链、空载反电动势、电磁转矩、转矩-电流特性、绕组电感和磁场调节能力等;研究转子齿扇形角度和转子斜极对电机反电动势和齿槽转矩的影响,分析表明转子齿扇形和转子斜极可以改善反电动势和齿槽转矩波形。制造了一台2 k W样机并对其进行测试,验证了有限元分析结果的准确性,结果表明HEAFFSPM电机的磁链和反电动势均为正弦分布,带载能力和磁场调节能力均较强。     

内置式同步电机转子分段移位的性能分析与参数计算

转子分段移位能有效削弱相反电势中的齿谐波,降低齿槽转矩和转矩脉动.在有限元仿真计算的基础上,分析转子分段移位数对内置式永磁同步电机相反电势齿谐波及齿槽转矩的削弱效果,并揭示出转子分段移位数与被削弱齿谐波次数之间的关系.分析验证转子分段移位结构的d-q轴电感计算方法,以及对磁阻转矩的削弱影响.     

开关角对斜槽转子SRM稳态转矩的多目标优化

开关磁阻电机转子斜槽结构可有效减小电磁径向力,但会导致转矩特性变化。针对该问题,给出了线性模型下斜槽转子开关磁阻电机稳态转矩的解析方法,然后建立了四相8/6极开关磁阻电机模型,采用三维有限元仿真方法,计及端部漏磁,以电流开通角、关断角和转子斜槽角度为优化参数,以平均转矩变化量最小和转矩脉动最小为优化目标,基于正交试验法设计试验方案,通过极差和方差分析确定了相应参数的优组合,并将优化前后的转矩特性进行了比较,结果表明:小的斜槽角度对转矩特性的影响并不大,优化后电机的平均转矩相比优化前只变化了16.01%,但其转矩脉动下降了23.63%。     

一种抑制盘式永磁电机转矩脉动的方法

针对盘式永磁电机气隙磁密和反电动势中含有谐波、存在转矩脉动的问题,提出了一种磁极形状优化方法以降低盘式永磁电机气隙磁密波形和反电动势波形的畸变率、抑制转矩脉动。 建立了盘式永磁电机的等效磁网络模型,基于此模型解析计算出电机的空载反电动势,并通过有限元法进行了仿真验证。在确定最小气隙长度前提下,对不同磁极整形方法（即不整形、圆弧削极、偏心圆弧削极）气隙磁密、反电势、转矩脉动这些电磁性能进行了比较,得出了最佳优化方案。结果表明,优化设计后,气隙磁密波形和反电动势波形的畸变率明显减小,转矩脉动得到抑制。     

大转矩行波型超声波电机的研制

为增加行波型超声波电机的转矩,该文提出了一种独特的G型支撑结构,并用有限元法研究了它对横向振幅和定转子间接触面积的影响。此外,还用三维有限元法计算了振幅和输出功率与定子齿高的关系,对摩擦材料的选用及转子结构的设计也进行了一定的考虑。为使电机的转矩进一步增大,还制作了一个双振子电机。实验结果表明电机的转矩性能确实可以得到明显改善。     

非晶合金转子铁心对再制造电机性能的影响

用铁基非晶合金转子铁心替换原电机中的硅钢转子铁心,基于有限元软件Ansoft分析了非晶转子铁心替换对电机性能的影响。与原电机相比,再制造电机的转矩提升了2.6%,效率提高了0.05%,齿槽转矩幅值大幅增加。采用定子斜槽削弱其齿槽转矩,当斜槽精确为一个齿距时,电机的齿槽转矩幅值为0.128 N·m,相比于未采用斜槽时的再制造电机减小了92.36%,相比于原电机减小了38.46%。     

电动自行车用磁通切换电机研究

针对电动自行车用磁通切换电机齿槽转矩大的问题，依据槽极配合原理，设计并对比了12槽10极和12槽11极2台电机。有限元仿真结果表明，12槽11极电机的转矩脉动仅为12槽10极的16.6%，通过转子分段斜极方式进一步减小其齿槽转矩，同时分析转子斜极角度对电机转矩性能的影响。研究结果表明，斜极优化后的12槽11极磁通切换电机转矩脉动仅有2%，且输出转矩能够满足电动自行车日常行驶动力需求。     

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...     

基于滑模定子电阻观测器的直接转矩控制

为了解决定子电阻变化对磁链估算的影响,在永磁同步电动机直接转矩控制系统的基础上,提出了滑模自适应定子电阻观测器;给出了理论证明,并推导出定子电阻自适应率;最后对其进行仿真.仿真结果表明,定子电阻滑模自适应观测器增强了系统对定子电阻变化的自适应性能,克服了定子电阻变化对磁链估算的影响,有效地提高了系统输出转矩的控制精度.     

轴向磁场磁通切换永磁电机齿槽转矩分析

为了有效削弱轴向磁场磁通切换永磁电机的齿槽转矩,采用能量差分法,建立了该种电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中的电机结构参数,利用全场域三维有限元法.分析了一台三相12/10极轴向磁场磁通切换永磁电机在不同结构参数下的齿槽转矩,得到当定子齿宽、定子槽口宽与永磁体磁化厚度均占内径圆弧7.5°,转子齿宽占内径圆弧10.5°,且为准扇形齿时.该电机的齿槽转矩最小;在定子轭部铁心不饱和的情况下,齿槽转矩随定子厚度减小而减小,而受转子厚度的影响较小.综合考虑电机不同结构参数对齿槽转矩和感应电势的影响,得到了削弱轴向磁场磁通切换永磁电机齿槽转矩的有效方法,有效地改善了该电机的运行性能.