减小永磁直线电动机齿槽力的分析研究

为了削弱永磁直线电动机的齿槽力,提出了改变极弧系数削弱齿槽力的方法。首先,利用能量法和傅里叶分解得到永磁直线电动机齿槽力的解析表达式,在此基础上,分析了通过合理选择极弧系数减小齿槽力的方法。最后利用有限元软件Ansoft进行了仿真验证。结果表明:优化后的极弧系数能使永磁直线电动机的齿槽力得到改善。     

微型永磁直线无刷直流电动机齿槽力优化研究

对微型短初级永磁直线无刷直流电动机进行了优化设计研究,在电机槽数不变的情况下,设计不同的电机绕组分布方式和初级长度内对应永磁体的数目,并进行了齿槽力的分析和研究.利用傅立叶级数得到了齿槽力的谐波和幅值与槽数、极数的关系,并进行了谐波分析.利用有限元方法计算了不同电机模型的齿槽力,仿真结果表明,该电机具有较小的齿槽力和推力脉动.     

分数槽集中绕组永磁电动机的槽极选择与径向力分析

介绍了分数槽集中绕组永磁交流电动机槽极选择的主要依据。简要介绍了永磁电机径向力波分析的理论,重点分析了分数槽集中绕组永磁交流电动机的主要谐波类型。利用有限元分析方法计算了10极分数槽集中绕组永磁交流电动机的谐波磁场,进行了径向力波分析。综合对比不同槽数下电动机的绕组系数、低阶力波含量和齿槽转矩,选择出合适的槽极配合。     

极槽数配合对永磁直线同步电动机动子法向振动的影响

永磁直线同步电动机法向磁场力波动是引起精密机床直线进给系统振动的主要原因,为分析不同极、槽数配合对永磁直线电机法向振动的影响,采用有限元法计算了不同极、槽数配合的永磁直线同步电动机法向磁应力低阶谐波次数、直线电机动子的固有频率和振动模态,以及不同极、槽数配合的直线电机法向磁场力的激振频率。分析结果表明:永磁直线同步电动机的极、槽数相差越小则动子的主振型阶次越低,越易引起共振。精密机床进给系统永磁直线同步电机的选择应综合考虑极、槽数配合对推力波动的削弱和对法向振动的影响。     

双边永磁同步直线电动机磁阻力分析及最小化

对一种双边永磁同步直线电动机进行二维建模,将电机的磁阻力分解为边端力和齿槽力独立的两部分,采用半无限边端结构建立由边端效应产生的磁阻力分析模型,通过优化初级铁心长度的方法将边端力幅值从原来的28 N降低到10 N;采用周期边界条件的方法,建立齿槽力分析模型,通过改变齿槽槽距,从而提高槽数与永磁体极数的最小公倍数,将齿槽力幅值从原来的4.1 N降低到1.3 N。这些减小力矩波动的措施经过实验样机验证合理可行。     

基于辅助槽偏移的单相永磁同步电动机齿槽转矩削弱

为削弱单相永磁同步电动机的齿槽转矩,提出一种辅助槽偏移的方法。根据齿槽转矩表达式定性分析了槽数对齿槽转矩的影响,以8槽6极内置式单相永磁同步电动机为例,建立该电动机的Maxwell 2D模型,给出开辅助槽和辅助槽偏移的方法,利用有限元法对不同辅助槽尺寸和偏移角度的齿槽转矩进行分析。仿真结果表明,合适的选择辅助槽尺寸和偏移角度对齿槽转矩的削弱具有显著的效果。为削弱单相永磁同步电动机的齿槽转矩提供了一定的参考依据。     

分数槽永磁同步电动机优化分析

简要分析了分数槽永磁同步电动机电枢磁场的谐波,利用Maxwell 2D有限元分析软件分别仿真计算了36槽30极、32极、34极三台永磁同步电动机的永磁体磁场,通过傅里叶分解得到永磁体磁场的各次谐波及幅值,进行了径向力波分析。通过径向力波分析结果确定最佳的槽极配合,同时分析了不同极弧系数对永磁同步电动机齿槽转矩的影响。此分析方法对永磁同步电动机的优化设计具有一定的参考价值。     

一种无刷直流电动机齿槽转矩分数槽削弱方法

针对永磁无刷直流电动机的齿槽转矩问题,提出一种基于磁极极弧宽度优化的分数槽齿槽转矩削弱方法。分析表明分数槽方法只能削弱齿槽转矩的部分谐波,针对该问题提出了一种基于磁极极弧宽度优化的分数槽方法,理论分析表明该方法对齿槽转矩的各次谐波均有削弱作用。以一台8极36槽永磁无刷直流电动机为例进行有限元仿真,结果表明:采用该优化分数槽方法的齿槽转矩幅值不到整数槽方案的5%,相比优化前的分数槽方法,齿槽转矩幅值减小了64%。     

基于重复单元内置式单相永磁同步电动机的磁极偏移

齿槽转矩是单相永磁同步电动机研究的重要问题之一。为降低内置式"一"型单相永磁同步电动机的齿槽转矩,本文基于重复单元磁极偏移的原理,推导了齿槽转矩的傅里叶级数表达式。利用Maxwell2D对8槽6极、10槽8极和16槽8极结构电动机的磁极偏移角度进行扫描。仿真结果表明,基于重复单元磁极偏移方法对降低内置式"一"型单相永磁同步电动机齿槽转矩具有明显的效果,为内置式"一"型单相永磁同步电机齿槽转矩的优化提供了一定的理论依据。     

定子齿冠开辅助凹槽抑制永磁电机齿槽转矩

永磁电机定子齿冠开辅助槽可以有效抑制电机齿槽转矩。以一台20槽16极的永磁电动机为例,通过有限元法建立电动机电磁场模型,利用Ansoft软件分析了辅助槽对永磁电机齿槽转矩大小的影响。研究表明,齿槽转矩的大小与电机的极槽数、辅助槽的尺寸、间距和槽型的选择有关,设计辅助槽要遵循一定的规则,合理设计定子齿冠的辅助凹槽可以有效抑制齿槽转矩,反之则可能反会增大齿槽转矩。     

动磁式永磁无刷直流直线电机的齿槽力最小化

为提高永磁无刷直流直线电机的性能，必须研究减小其齿槽定位力(齿槽力)的技术措施。根据电磁弹射系统需要推进大质量载荷的要求，提出了1种大推力的动磁式永磁无刷直流直线电机模型。用有限元方法计算了磁极端部与定子齿槽相互作用形成的3种齿槽力分量，由傅里叶变换得到了各分量的功率谱。在对各分量进行频谱分析的基础上得出了产生齿槽力的主要原因是电机推力的二次谐波这一结论，提出了优化磁极宽度以减小齿槽力的方法。对优化设计后的电机模型进行了有限元计算和频谱分析，分析显示该电机模型推力的二次谐波已被大大削弱。计算了不同磁极宽度情况下的电机推力，结果表明采用该方法可以有效减小电机的推力波动。     

减小永磁直线同步电动机磁阻力的一种控制算法

本文提出了一种减少永磁直线同步电动机磁组力(齿槽力)影响的一种控制算法。此方法建立在磁阻力曲线(永磁直线同步电动机位置为变量的函数曲线)的傅立叶分析基础之上，同时又建立了控制算法的数学模型。介绍了在电机设计的过程中通常采用减小永磁直线同步电动机磁阻力的几种措施，实验验证了此算法的有效性．     

基于磁极分段优化的内置式永磁同步电机齿槽转矩削弱方法

内置式永磁同步电机的齿槽转矩会带来转矩脉动、电机控制精度变差、振动与噪声等一系列的问题,因此采取有效的削弱齿槽转矩措施至关重要。采用解析计算分析了永磁体径向分段对齿槽转矩的影响,在此基础上提出了一种改进的永磁体分段方法,从而有效地减少永磁体分段后对电机的反电动势和输出平均转矩等性能的影响。此外,基于改进的永磁体非均匀分段方法,还提出了一种永磁体不等厚非均匀分段来削弱齿槽转矩的新方法,并采用有限元法对永磁体均匀分段、非均匀分段和不等厚非均匀分段3种方法进行仿真验证和对比分析。仿真结果表明,采用永磁体不等厚非均匀分段方法的齿槽转矩削弱效果最佳。     

基于PID与cogging力补偿的直线电动机控制

直线电动机cogging力是影响伺服控制定位精度和跟踪精度的重要因素。目前电动机几何结构优化与有效的控制策略是减小直线电动机cogging力的主要措施。在分析已有研究的基础上,提出了一种完全基于试验的cogging力迭代标定方法,并结合PID位置/力控制策略实现了直线电动机cogging力的补偿。所提出的方法已在气浮结构运动平台上进行了验证,给出了cogging力迭代标定的试验结果,对比了cogging力补偿前后的伺服控制跟踪误差。结果表明了提出方法的实用性和有效性。     

动磁式永磁直线同步电动机电磁力分析

结合永磁直线同步电动机的特点,介绍了在超大功率场合的动磁式永磁直线同步电动机的应用结构形式。利用有限元分析方法分析了电动机相关结构参数对电动机推力和齿槽力的影响,得到了齿槽力波动周期的计算方法,以及相关结构参数对电动机推力、推力波动的影响曲线和不同结构参数时的齿槽力波形,实验论证了分析结果的正确性。     

低速大力矩圆筒永磁直线电机齿槽力优化

首先用有限元分析来说明该文所研究的圆筒永磁直线电机推力波动主要是由齿槽力引起的。为削弱该电机的齿槽力,采用了一种基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法,推导出圆筒直线电机与结构参数有关的齿槽力表达式。在此基础上,研究了对定子极距所作的微小改变和极弧系数的优化选择对齿槽力的影响,提出了减少电机齿槽力的优化方案。利用有限元法对其验证,通过抽油机实际测试,证明文中提出的方法是正确有效的。     

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。     

永磁同步直线电机单齿切向电磁力分析

永磁同步直线电机是新一代高效高精度电子设备、数控机床等机电产品中最具代表性的先进电机技术之一。构建了永磁同步直线电机模型,不考虑边缘效应,建立了电机初级齿部所受单齿切向电磁力数学模型,并利用有限元分析软件对电机单齿切向电磁力和局部齿槽电磁力进行仿真计算。最后利用ANSYS Workbench平台对电机的模态和振动加速度进行计算,验证了切向电磁力在振动分析中的重要性。结果表明,局部齿槽电磁力波动是单齿切向电磁力产生振动的重要原因,通过合理调整电机初级齿部磁场分布,可以有效减小电机的振动,为该类电机的设计和优化提供了参考。     

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。     

削弱永磁直线电机法向力波动优化设计

为了削弱永磁直线电机(PMLM)运动中存在于动子与定子之间的法向力波动,在推导分析法向力波动产生原理的基础上,采用最优极弧系数和磁极倒角法削弱齿槽法向力,采用优化铁心长度及端齿形状削弱端部法向力,以达到综合削弱PMLM法向力波动的目的。通过有限元仿真证明了所采用方法的有效性,可以在满足推力要求的的情况下,极大地削弱PMLM的法向力波动。所得结论可为永磁直线电机的设计提供一定的理论指导。