减少齿槽转矩的无刷直流电机优化设计

永磁无刷直流电机在各种伺服、驱动系统中应用日益广泛,然而其固有的齿槽转矩引起电机的振动和噪声,并影响到控制的精度。对于永磁无刷直流电机来说,影响齿槽转矩大小的有多种因素,本文对一台永磁无刷直流电机通过选择分数槽绕组,合适的槽极配合及优化极弧系数等方法进行优化设计,优化设计后,齿槽转矩的幅值为原方案的1%左右。结果表明,选择分数槽绕组,合理选取极弧系数和极槽配合,是抑制齿槽转矩比较有效、实用的方法。     

基于永磁形状的BLDC永磁电机转矩分析与优化

无刷直流永磁电机因节能高效、便于使用等优势而受到广泛关注。然而,该类电机通常因空载感应电动势波形不理想而具有转矩脉动较大等问题。以24槽4极无刷直流永磁电机为例,基于气隙磁场调制理论分析了转子永磁型无刷直流电机的空载感应电动势等电磁特性,以磁场调制原理中的永磁初始磁动势源为切入点,探讨影响电机空载感应电动势波形系数的因素并揭示感应电动势形成的内在机理。首先,针对24槽4极传统转子永磁无刷直流电机的运行原理和空载气隙磁场进行分析,并根据得出的结论采取永磁体谐波削极的方式优化电机空载感应电动势波形系数,最后通过仿真验证了理论分析和优化方案的合理性。     

高速永磁无刷直流电动机定子槽数的双变量优化方法研究

为研究高速永磁无刷直流电动机的槽数优化选择问题,通过有限元分析方法分别建立不同定子槽数电机模型,从转子涡流损耗和抗电枢去磁能力两方面分析不同定子槽数对高速无刷直流电动机性能的影响,提出基于双变量的槽数优化目标函数,得到21槽的分数槽优化设计方案。仿真和样机制作证实了目标函数所得到的分数槽结果在高速无刷直流电机定子槽数选择中的合理性。研究结果为高速永磁无刷直流电机定子槽数选择提供了理论依据与方法。     

奇偶数槽对永磁无刷直流电机性能的影响

介绍了永磁无刷直流电机设计过程中绕组形式的确定,并利用Maxwell2D有限元软件建立电机模型进行处理,从而集中分析了电枢奇偶数槽Z的不同对永磁无刷直流电机性能的影响。结果表明,Z为奇数的Z／p会产生不平衡径向磁拉力,不利于电机的整体性能。     

轮毂式永磁无刷直流电动机设计浅析

以外转子永磁无刷直流电机为研究对象,分析了绕组设计、槽极数合理选择和磁钢优化等。并应用Maxwell2D软件,对轮毂式永磁无刷直流电机进行设计分析,给出了气隙磁密、反电势波形及电磁转矩图。有限元分析的结果不仅验证了电机设计的合理性,还为电机的优化设计提供了依据。     

自动门用永磁无刷直流电动机的设计

对永磁无刷直流电机的拓扑结构和运行原理进行了研究,给出了一种分数槽电机选取极数和槽数配合减小自定位转矩的方法.为进一步提高电机内部空间利用率,提出了一种双层短距的绕组连接方式.在考虑整个无刷直流电动机系统工作的情况下,以端电压为输入量,采用场路耦合时步有限元法,对一台六极永磁无刷直流电动机的瞬态电磁场进行了计算和仿真分析,并以样机驱动系统作为试验平台,完成了试验验证工作.仿真和试验结果充分证明了所提出方法的正确性和有效性.该电机的应用会加快永磁无刷直流电机在工业领域中的推广、普及,也展示出了其广阔的发展前景.     

计及中点电压的无刷直流电机动态观测器设计及仿真

传统的永磁无刷直流电机模型均忽略了电机中性点的电压,这在分析电机各项性能时带来误差.本文推导了计及中点电压时的永磁无刷直流电机的数学模型,并在此基础上设计了永磁无刷直流电机的动态观测器,仿真试验表明,考虑中点电压有效地提高了观测器的精度.     

计及中点电压的无刷直流电机动态观测器设计及仿真

传统的永磁无刷直流电机模型均忽略了电机中性点的电压,这在分析电机各项性能时带来误差.本文推导了计及中点电压时的永磁无刷直流电机的数学模型,并在此基础上设计了永磁无刷直流电机的全状态动态观测器.仿真试验表明,考虑中点电压有效地提高了观测器的精度.     

带正反转功能的通用型无刷直流电机控制器设计

永磁无刷直流电机由于效率高、寿命长等优点得到了广泛应用。永磁无刷直流电机的控制器通常包括霍尔编码电路、驱动电路和逆变电路三部分。霍尔编码电路可以采用单片机或通用控制芯片,针对不同的电机,编写不同编码程序,使电机控制器和永磁无刷直流电机相匹配;也可以采用结构简单的逻辑门电路实现编码功能,通常电机绕组和霍尔安放位置的不同,其编码电路也不同。通过改进逻辑门电路的结构,使得改进后的编码电路能适用于所有的永磁无刷直流电机,同时通过开关的开合实现了电机的正反转控制。     

高速永磁无刷直流电机设计和试验

高速永磁无刷直流电机具有功率密度高、体积小、效率高等优点,在很多领域有着广泛应用。介绍了高速永磁无刷直流电机设计的关键问题,研制了2.3 kW,15万r/min的高速永磁无刷直流电机样机和控制系统,并结合空载试验计算了电机的定子铁耗和轴承损耗。     

对转式永磁无刷直流电机的建模与仿真

该文根据对转式与普通永磁无刷直流电机区别,建立了对转永磁无刷直流电机的数学模型,采用Matlab/Simulink仿真软件建立了电机的仿真模型,并对电机带螺旋桨负载进行仿真分析.仿真结果表明:仿真波形与理论分析基本一致,验证该模型的有效性,为对转式永磁无刷直流电机的控制算法研究提供了工具.     

专利快讯

Halbach永磁容错无刷直流电机;无传感器无刷直流电动机的控制方法;复合式风力永磁同步发电机;具有改善了的定子结构的永磁单相同步电动马达,特别用于洗涤机及类似家用电器的排水泵;软磁铁氧体高速永磁电机;无刷直流电机及其定子。     

低速电动车用双永磁无刷直流电机协调控制的研究

以永磁无刷直流电机控制的低速双电机电动车控制系统为研究对象,采用微处理器dsPIC30F6010A和可编程逻辑器件GAL16V8相结合的方法来构建控制系统.提出了一种基于平均速度的双电机协调控制策略,并给出了GAL16V8在无刷直流电机上的逻辑设计,实现了使用双永磁无刷直流电机电动车的稳定行驶,为解决使用双电机协调工作的低速电动车提供了可行的方案.     

转子静态偏心对永磁电机斜槽特性的影响研究

加工工艺以及装配技术的局限导致电机定、转子轴线不能够完全重合,准确预测偏心状态下电机的性能对于精确控制电机有重要现实意义。精确计算斜槽电机性能一般需要构建三维有限元模型,而三维模型不仅建模复杂,而且求解极其耗时。针对永磁无刷直流电机端部磁场较弱的特点,采取分段直槽等效斜槽的思路,基于二维场分析模型建立了转子静态偏心、定子铁心斜槽的表贴式永磁无刷直流电机的快速仿真模型。针对样机,计算和分析了不同偏心程度下的磁场分布、齿槽转矩和空载感应电势,并分析了模型计算精度。研究结果表明:对于表贴式永磁电机,转子静态偏心仅轻微影响直槽电机性能,而定子铁心斜槽几乎能够完全消除这些影响。     

永磁无刷直流电机负载磁场及其电磁转矩的计算

该文在考虑齿槽影响的前提下，建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型，求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对水磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上，结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构，构造出电机绕组的场路耦合模型，由此计算出电机相绕组电流变化波形。在考虑齿槽影响情况下，计算出永磁电机在任意时刻的电枢反应磁场和负载气隙磁场，进而计算出永磁无刷直流电机产生的瞬时电磁转矩，以便定量分析永磁无刷电机的电磁转短被动和绕组换相引起的转矩被动，为分析永磁无刷直流电机的工作特性和振动噪声提供了可靠的依据。     

专利快讯

一种横向磁场永磁电机；转子永磁变频调速电机及其轮毂电动轮；一种直冷式永磁交流伺服电机和无刷直流电机及其在燃料电池中的应用；高效节电直流永磁电机；     

基于有限元的永磁无刷直流电机转矩优化设计

在分析永磁无刷直流电机电磁转矩的基础上,以抑制电机转矩脉动为目标,提出了有限元与最小二乘支持向量机( LS-SVM)及粒子群优化算法相结合的永磁无刷直流电机设计方法,建立了永磁无刷直流电机有限元模型.经有限元计算分析,得到了极弧系数、永磁体厚度和气隙长度对电机转矩脉动的影响曲线,生成了LS-SVM训练样本,经训练得到了永磁无刷直流电机LS-SVM模型,通过有限元计算和LS-SVM模型拟合结果的比较,验证了模型的准确性.利用粒子群优化算法对永磁无刷直流电机LS-SVM模型进行优化,得到了极弧系数、永磁体厚度和气隙长度的最优参数,经有限元计算结果验证了优化的有效性.     

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。     

双转子式永磁无刷直流电机控制器设计

研究分析了双转子式永磁无刷直流电机的工作原理,详细分析了双转子式永磁无刷直流电机的位置检测方法,在此基础上设计了以数字信号控制器TMS320F2812为核心控制器、复杂可编程逻辑器件EPM7512AEQC208为辅助处理器的电机控制器,实现了双转子式永磁无刷直流电机的闭环调速.重点介绍了系统硬件部分.     

深海推进用充油式无刷直流电机的设计

设计了一种深海推进用6 k W充油式永磁无刷直流电机。介绍了充油式永磁无刷直流电机的结构特点,研究了电机主要尺寸的计算方法,电磁负荷的选取,定转子的结构特点及设计方法,永磁体的设计方法。根据深海潜水器的技术要求用等效磁路法初步确定永磁无刷直流电机的基本参数,再使用Ansoft Maxwell 2D建立了电机的二维有限元分析模型,分析电机在空载与额定负载情况下的性能。最后,分析了电机的齿槽转矩,给出了降低齿槽转矩常用的几种方法。