转子偏心对低速大转矩永磁同步电机损耗与发热的影响

为了研究转子偏心对损耗与发热的影响,以一台400 kW、20 r/min的低速大转矩永磁同步电机为对象,分析并建立了其转子偏心时的二维非线性时变电磁场和三维各向异性温度场模型,并通过有限元分析了转子偏心对该电机电磁性能及损耗、发热的影响.结果表明,随着转子偏心率的增加,反电动势及定子铁耗变化不大,但气隙磁密谐波畸变率、...     

外转子永磁同步电机径向电磁力分析与抑制

针对外转子永磁同步电机运行过程中存在径向电磁力谐波的问题,提出一种新型的抑制方法。样机采用一台额定功率为3 kW的外转子永磁同步电机,首先,对电机径向电磁力的来源、阶数进行理论分析并推导样机所对应的主要电磁力波阶数;其次,以抑制电机径向电磁力为目的,提出一种新型的齿顶偏心方法;然后,采用二维瞬态时步有限元法仿真分析采用与不采用齿顶偏心结构时电机的气隙磁密以及径向电磁力及其谐波含量,与之前理论分析所得的主要电磁力波阶数以及谐波含量的变化情况进行对比;最后,建立样机实验平台并通过样机实验对仿真结果进行验证。结果表明,外转子永磁同步电机径向电磁力是由永磁体磁场与电枢绕组磁场共同作用所产生的,采用齿顶偏心结构能够有效降低电机气隙磁密以及径向电磁力的各次谐波。     

转子分段移位斜极的永磁同步电机轴向电磁力分析

永磁体转子分段移位斜极有效抑制了电机的齿槽效应,也可能产生额外的不平衡轴向电磁力,永磁体转子分段移位斜极方法已成为研发高品质永磁同步电机的关键技术.基于轴向电磁力的解析式,解析了永磁同步电机轴向电磁力产生的机理.以一台48槽8极永磁同步电机为例,进行永磁同步电机轴向电磁力的三维有限元仿真实验与抑制技术研究,结果表明,永...     

永磁同步电机匝间短路不平衡磁力分析

为获得永磁同步电机运行时的不平衡磁拉力,通常采用有限元进行数值运算,但有限元法耗时长,消耗大量的计算资源。为缩短电机设计时间,提出了一种计算永磁同步电机匝间短路故障下的不平衡磁拉力的理论模型,运用该动态故障模型计算匝间短路故障条件下不平衡力。模型主要根据绕组匝数的变化,利用绕组函数法求出电机故障前后的自感、互感和电阻,然后根据磁链方程、电压方程、转矩方程和机械运动方程求得电机电流波形,并通过电机电流、绕组和电机永磁体旋转产生的磁密波形推导了永磁同步电机受到的不平衡磁拉力。最后,通过对电机的瞬态有限元数值运算验证了所提出匝间短路状态下不平衡磁拉力计算理论模型的有效性。     

气隙偏心对车用永磁同步电机噪声特性的影响分析

新能源汽车领域竞争的加剧,对驱动电机噪声、振动与声振粗糙度(NVH)性能提出了更高的要求。其中气隙偏心可能导致车用电机出现振动和噪声问题。本文以一台额定功率35 kW的车用永磁同步电机为研究对象,采用解析和有限元仿真相结合的方法分别分析转子动偏心和转子静偏心对车用电机电磁力特性的影响。并建立了电机结构的有限元模态仿真模型,准确分析车用电机的工作模态。在声学仿真分析基础之上,分析了不同程度的动偏心率和静偏心率对汽车电机两个关键工作点电磁噪声频谱特性的影响。最后,通过半消音室内的电机噪声测试试验验证理论分析的正确性。     

无轴承永磁同步电机转子偏心位移的直接控制

无轴承电机运行时由于负载扰动使其转子产生的径向偏心影响了其稳定悬浮性能，因此如何采取直接有效的方法控制转子偏心位移、使转子稳定悬浮成为无轴承电机研究的重点。文中对无轴承电机中的麦克斯韦力进行详细研究后，根据径向偏心位移和径向悬浮力之间的关系，基于可控径向悬浮力产生的机理，采用转子磁场定向，对转子偏心位移的控制提出了一种全新的控制方法：无轴承永磁同步电机转子偏心位移的直接控制，并设计了相应的控制系统。仿真结果表明，该方法有效地提高了无轴承电机稳定悬浮运行的动、静态性能，实现了对转子偏心位移的直接控制。     

双转子永磁同步电机的磁路建模和磁场分析

为了研究双转子永磁同步电机的设计方法,对电机定子中异向旋转的耦合磁场进行了分析。引入定子铁心径向磁阻和切向磁阻,建立电机的等效磁网络模型,将双转子异向旋转产生的并联磁路和串联磁路交替问题简化为单一的并联磁路问题,得到电机的磁场分析方法。在内外转子上采用不同材料的永磁体,通过优化内外转子半径比,使两个转子产生等大反向的转速和电磁转矩。最后通过有限元分析方法验证了这种设计方法和等效磁网络模型的有效性。     

永磁同步电机转子涡流损耗计算的实验验证方法

表贴式永磁同步电机转子涡流损耗的计算受到很多学者的关注.但由于转子涡流损耗测量困难,目前还没有一种准确的实验验证方法.本文提出一种能分离出电机基本损耗、高频铜损和高频铁损的实验验证方法,对该验证方法的原理和实施方法进行了分析,并以一高速永磁同步电机的转子损耗测试为例,对永磁同步电机的高频损耗进行了测试和分析.实验结果表明,该验证方法能准确反映转子涡流损耗规律.     

高速永磁同步电机转子强度分析

为了对转子进行有效的冷却,在满足电机电磁性能的前提下,可通过减小保护套的厚度来尽可能增大定转子之间的气隙,因而必须对保护套和永磁体进行强度校核。将转子受力状况简化为平面应变问题,在此基础上推导出了两层过盈配合、三层过盈配合转子的应力场、应变场、位移场的解析公式,并利用有限元方法验证了解析公式的正确性。归纳了高速情况下热套式永磁转子强度设计准则,为转子的优化设计提供了理论依据。以一台额定转速120 kr/min、10 kW的高速永磁同步电机为例,给出了两种常用过盈配合高速电机转子的强度设计方法。     

不平衡磁拉力作用下电主轴挠度分析及改善措施

针对电主轴偏心导致的不平衡磁拉力引起主轴变形问题,采用高性能结构陶瓷作为电主轴的转轴材料,来改善不平衡磁拉力作用下的变形,减小挠度.基于有限元方法建立电主轴的二维有限元模型,分析不同静偏心及不同电负荷条件下,电主轴不平衡磁拉力及其变化规律;同时,基于有限元法建立转轴及转子的三维有限元模型,对比分析不平衡磁拉力作用下陶瓷电主轴和金属电主轴的挠度变化.分析表明陶瓷材料可以改善不平衡磁拉力对转轴挠度的影响.     

永磁同步电机转子位置求取方法

永磁同步电机(PMSM)在运转之前,转子的位置是未知的,而在矢量控制中必须确定转子的位置才能进行有效控制.在使用绝对式旋转变压器的前提下,利用电机转子装有永磁磁极的特性,通过对电机定子绕组通入直流电,使转子固定在特殊位置,利用解码模块和数字信号处理器(DSP)得到的位置信号计算出转子位置.试验结果验证了该方法的正确性.     

永磁同步电机转子位置检测技术

电机转子位置的精确定位是永磁同步电机(PMSM)控制中的关键问题之一.介绍了PMSM转子位置检测技术的工作原理、实现方法、特点及适用场合.有传感器位置检测技术需要一定的空间位置,增加了系统成本和复杂性,降低了可靠性和抗干扰能力.反电动势无传感器检测技术计算简单、控制有效,但无法估计出转子的初始位置.高频信号注入检测技术的转子位置与转速无关.智能检测技术在高、低速情况下都能很好地估计出转子位置,并具有良好的动态响应和调节能力.     

永磁同步电机定转子合装工艺的研究及应用

针对永磁同步电机(PMSM)定转子合装时容易吸附在一起导致定子绕组和轴承擦伤等问题,分析了定转子相吸的具体原因,提出一种简单实用的定转子合装工艺方案,并通过现场试装验证了该方案的可行性。最后将PMSM定转子合装工艺进行了推广应用,不但解决了绕组、轴承擦伤等问题,提升电机装配质量,而且大幅度提升了电机装配效率。     

基于霍尔元件的永磁同步电机转子位置辨析

提出了一种改进的基于霍尔元件的永磁同步电机转子位置估计方法。利用牛顿插值法对霍尔元件提供的离散位置点进行曲线拟合,对位置信息进行预测、插值,从而估算出电机转子的实时位置信息。改进后的方法可以消除转子位置估算的阶跃现象,提供稳定可靠的转子位置信息,提高了闭环系统的稳定性。在Plecs仿真平台中对该算法进行了仿真验证,与传统转子位置估算方法进行了对比,仿真结果验证了该方法的有效性。     

超高速永磁同步电机转子护套设计分析及优化

超高速永磁同步电机(PMSM)转速较高,永磁体抗拉强度相对较小,需要在转子永磁体外设置护套并通过过盈配合使永磁体上产生径向压应力,抵消转子高速旋转时所产生的离心力,对永磁体进行保护。提出了一种超高速PMSM转子不导磁合金护套厚度及过盈量计算分析方法。以1台120 000 r/min超高速PMSM为例,运用有限元法进行温度场及转子静力学耦合仿真分析,对数值法进行验证,并通过优化设计,使电机转子在满足结构强度要求的情况下,合理计算护套的厚度及过盈量,有效降低转子护套的厚度,从而减小转子铁耗,为超高速电机转子设计提供参考。     

永磁同步直线电机的电磁设计与分析

永磁直线同步电机(PMSLM)以其推力密度大、响应速度快等优势在机床进给系统中得到广泛应用。结合PMSLM的结构特点和经典的旋转电机电磁设计公式,设计了PMSLM的主要电磁参数,确定了PMSLM的主要尺寸。建立PMSLM二维有限元模型,对空载的反电动势、定位力等特性进行了仿真分析,并通过负载仿真结果的计算分析来验证推力、效率等设计参数,仿真结果表明该设计方案满足设计目标。     

潜水永磁辅助同步磁阻电机转子电磁方案设计

为了满足最新电机能效等级国家标准的要求,提高电机的运行效率,以一台55 kW的充水式潜水电机为例,提出了一种永磁辅助同步磁阻电机(PMASRM)转子电磁设计方法,结合转子再制造技术,取代传统的潜水感应电机转子,将其改造成为潜水PMASRM。设计的潜水PMASRM和传统的潜水感应电机具有相同的定子铁心结构和绕组形式,提高了材料的利用率,降低了制造成本。有限元仿真结果表明,改造后的潜水PMASRM效率比潜水感应电机得到有效提高。     

基于转子再设计的电动汽车永磁同步电机再制造研究

随着电动汽车的发展,淘汰替换的旧电机越来越多,对旧电机的再制造研究也越发必要。通过对转子外圆优化以减小饱和磁密面积和优化气隙结构来提升电机性能,分析了不同偏心圆对电机齿槽转矩的影响规律,对比了旧电机和再制造电机的性能变化,研究了不同倒角圆对电机磁密谐波和齿槽转矩的影响趋势。结果表明电机齿槽转矩随着偏心圆的增大先增大后减小,不同倒角圆对再制造电机谐波影响较小;在额定情况下,再制造电机偏心圆为36 mm、倒角圆为4 mm时,再制造电机铁心损耗下降6.55 W/kg,再制造电机效率提高0.05%,输出转矩收缩4%,再制造电机在减小损耗提高效率的同时减小了输出转矩。     

电动汽车驱动用永磁同步电动机转子结构选择

应用电磁场分析方法比较了具有不同转子结构的电动汽车用永磁同步电动机磁阻转矩的有效利用、弱磁能力及永磁体的抗失磁能力,从而得到电动汽车用永磁同步电动机的转子结构选择方法。     

基于永磁磁链在线辨识的永磁同步电机无速度传感器控制

在无速度传感器控制条件下,研究了基于MRAS的永磁同步电机永磁磁链在线辨识系统。仅辨识速度和永磁磁链两个参数,使得辨识模型满秩,避免了出现设置不同初值获得不同永磁磁链辨识值的问题,确保了参数估计的收敛性和唯一性。分析了欠秩问题的本质,分别推导了速度和永磁磁链的辨识自适应律。仿真结果表明:该控制系统在转速和负载突变下均能准确跟踪转子的速度,具有良好的鲁棒性和动态性能,同时降低了系统参数敏感性。