减小转矩波动的内置式永磁同步电机空气隔磁槽优化设计

内置式永磁同步电机转矩波动的存在影响电机系统的控制精度,因此如何减小电机转矩波动一直是研究热点。针对具有隔磁桥结构的内置式永磁同步电机,本文提出了一种减小内置式永磁电机转矩波动的空气隔磁槽优化设计方法,即以降低电机转矩波动为优化目标,以空气隔磁槽结构几何参数为优化变量,基于Taguchi法实现了内置式永磁同步电机低转矩波动设计。在此基础上,对优化前后电机空载和额定负载工况进行了有限元仿真对比分析。结果表明,所提出方法可以在保持额定输出转矩不变的前提下有效降低电机空载齿槽转矩和负载转矩波动,提高电机的性能。     

永磁同步电机绕组切换分析

电动汽车用永磁同步电机的应用场合决定了电机需要具有低速输出转矩大、调速范围宽的特点,但弱磁率和凸极率限制了永磁同步电机弱磁扩速能力。虽然提升逆变器容量或采用多级减速器可以满足这一负载特性,但受电动汽车这一载具平台限制,其体积、质量和成本不能大幅增加。文章研究了电动汽车用永磁同步电机定子绕组串并联切换的方案,该方案能够满足“低速大转矩”、“高速小转矩”的负载特点,并且可以拓宽电机的调速范围,具有较好的应用前景。     

电动车永磁同步电机转矩波动分析及测试

研究了电动车传动系统谐振的特点,推导了电动车传动系统谐振方程,论证了永磁同步电机转矩波动引起整车低速抖动的机理。建立了气隙谐波磁场产生转矩波动的数学模型,揭示了永磁同步电机转矩波动的频率与幅值特性。根据电动汽车低速谐振特性与同步电机转矩波动幅频的对应特点,并且针对国内外少有文献对车用电机转矩波动测试方法进行分析的现状,搭建了转矩波动动态测试台架,通过试验验证了转矩波动频次分析的正确性,同时为了弥补波动动态测试会产生幅值及相位失真的不足,提出一种新型静态堵转测试方法,为电动汽车用永磁同步电机提供了准确的转矩波动测试评价手段。     

车用扁铜线永磁同步电机绕组损耗优化方法

电动汽车的普及符合国家可持续发展战略,扁铜线永磁同步电机因其高功率密度成为各电动汽车企业研究的热点。然扁铜线绕组产生的高频涡流损耗使得扁铜线永磁同步电机在高转速区域的铜耗大大增加,输出功率急速降低。为了有效解决其高频下输出功率降低的问题,本文提出一种扁铜线绕组优化的方法,能够有效降低扁铜线绕组损耗,提高扁铜线绕组电机高转速下的输出效率。并以一台48槽8极电动汽车用扁铜线永磁同步电机为例,建立场路耦合计算模型,计算比较电机绕组优化前后交流绕组铜耗及转矩输出,验证了方法的有效性。     

基于谐振控制器的谐波削极型永磁同步电机转矩脉动抑制策略

随着永磁同步电机在高性能伺服控制场合中的广泛应用,对其输出转矩平滑度的要求也随之提高。然而,电机结构设计的非理想、逆变器的非线性特性以及恶劣的运行工况都会导致永磁同步电机的输出转矩存在较大的脉动。针对逆变器非线性、低载波比等造成的电流谐波产生的转矩脉动,该文利用谐振控制器减小电流谐波,从而有效地降低了电机转矩脉动。为验证算法的有效性,搭建了基于dSPACE的控制平台,通过对谐波削极型永磁同步电机样机的实验可知,谐振控制器能够有效补偿谐波削极型永磁同步电机定子谐波电流,进而有效地降低电机转矩脉动。     

永磁同步电机转矩角闭环控制策略研究

车用内嵌式永磁同步电机运行性能受到电机参数及控制器输出能力的限制.为了提高永磁同步电机单位电流输出转矩的能力以及对电机参数的鲁棒性,该文提出了一种转矩角闭环的最大转矩电流比控制策略.该策略通过永磁同步电机的数学模型推导出在同步dq轴系下以定子电压、电流为变量的电磁转矩方程,并以此为依据构建出满足最大转矩电流比的转矩角β的闭环控制系统,摆脱了永磁同步电机最大转矩电流比控制对电机参数的依赖,提高了控制准确性.仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

不同转子拓扑对永磁同步电机性能的影响

永磁同步电机因其高功率密度、高转矩密度、高效率等优点,目前已在众多行业领域得到广泛应用,在新能源电动汽车领域尤为突出。永磁同步电机采用不同的转子拓扑结构得到不同的电机性能。采用有限元方法基于Ansoft软件对一款新能源车用永磁同步电机不同转子拓扑结构进行仿真分析。从电机的距角特性、磁阻转矩特性、磁链特性、输出转矩外特性、输出功率外特性、电机性能参数对比表等方面比较不同转子拓扑结构电机的性能特点,分析各种拓扑结构的优缺点,并指出不同转子拓扑结构的适用场合。     

基于田口算法的内置式永磁同步电机多目标优化设计

内置式永磁同步电机具有效率高、功率密度高、转矩密度高、弱磁调速性能好等优点,在电动汽车驱动领域应用广泛。但由于齿槽转矩和磁阻转矩的存在,相比于其他类型的永磁电机,内置式永磁同步电机的转矩脉动较大,从而影响电机运行的稳定性和使用寿命。为了提高电机的转矩特性,本文提出了基于田口算法的内置式永磁同步电机多目标优化设计。首先,合理选择电机转子关键结构参数作为优化变量。并以电机最大平均转矩、最小转矩脉动、最小齿槽转矩为优化目标,利用田口算法对电机进行优化,最终得到了优化后的转子结构参数。有限元仿真结果证明了所述优化方法的有效性。本文对车用内置式永磁同步电机的优化设计具有一定的理论意义和工程参考价值。     

分数槽永磁无刷直流同步电机特性分析

分数槽永磁无刷直流同步电机是一种具有高功率密度、良好调速性能的永磁同步电机。建立了一种分数槽永磁无刷直流同步电机的有限元模型,分析了极弧系数和永磁体偏心距对齿槽转矩和转矩波动的影响,并研究了在电压源供电模式和电流源供电模式下电机转矩的波动状况。结果表明,合理的极弧系数和永磁体偏心距能使电机的齿槽转矩和转矩波动明显削弱,并且电流源供电模式下电机的运行特性较好。     

混合式永磁同步电机转子磁路结构研究

针对电动汽车用驱动电机高成本、高温工况条件性能下降及永磁体退磁等问题,开展了双层"C"+"V"形磁障结构、采用钕铁硼永磁体与铁氧体永磁体的混合式永磁同步电机的相关研究。利用有限元方法,重点研究了包括形状、深度、宽度与磁障间隔比例等转子磁路结构关键参数,对电机最大输出转矩能力的影响。研究结果表明,混合式永磁同步电机可以在明显降低成本的前提下,满足当前电动汽车驱动电机的使用要求。     

三段Halbach磁铁阵列永磁同步电机铁心的优化设计

Halbach磁铁阵列和集中绕组的分数槽绕组应用于永磁同步电机可提高输出转矩并降低转矩波动,满足伺服系统快速性和高精确度的要求,但需要对电机铁心进行再设计。依据Halbach磁铁阵列的理论建立了每极三段Halbach磁铁阵列永磁同步电机磁场的模型,并分析了气隙磁场特点,提出采用集中绕组的分数槽绕组削弱齿谐波。分析电机铁心的结构特点,确定多个关键尺寸为设计变量,以一定电流的最大转矩平均值和最小转矩波动为主要优化目标,采用Taguchi方法简化优化设计的计算,并建立了双层的优化模型。以一台8极9槽的伺服电动机为例,采用有限元计算,阐述了每极三段Halbach磁铁阵列永磁电机多变量、多目标的优化过程。     

V型内置式永磁同步电机的齿槽转矩研究

永磁同步电机齿槽转矩的削弱是改善电机性能的重点之一。本文基于某款电动汽车驱动用48槽8极V型内置式永磁同步电机,根据齿槽转矩的数学模型,分别建立以永磁体夹角、永磁体长宽比、气隙长度为变量的参数化扫描模型。通过有限元仿真对空载齿槽转矩、额定输出转矩及转矩脉动进行了分析,并得出了以上三个变量对齿槽转矩的影响关系。为优化V型内置式永磁同步电机的振动噪音,削弱齿槽转矩提供了研究方向。     

电动车用多盘式永磁同步电机协同优化与容错控制方法

为提高电动汽车续航里程、运行特性和安全可靠性,提出一种电动车用多盘式永磁同步电机协同优化与容错控制方法。首先,建立多盘式永磁同步电机数学模型,提出基于效率MAP图的多盘式永磁同步电机效率优化控制策略,并对多盘式永磁同步电机的容错控制方法进行分析。其次,在效率优化的基础上,提出一种转矩协同控制策略,利用模糊控制进行转矩波动优化。最后,针对所提出的控制策略进行仿真分析和整车测试,结果表明模块化多盘永磁同步电机协同优化驱动系统具有较宽的高效率区间,拓宽了系统效率平台,增加了续航里程,改善了系统运动特性。多盘电机冗余容错功能提高了安全可靠性,具有重要的理论研究意义和应用价值。     

谐波对电机转矩波动的影响

永磁同步电机(PMSM)绕组中的谐波会对电机转矩产生叠加效应,导致转矩波动从而影响电机的振动噪音水平和控制精度。根据电机不同频率谐波磁势的转速及转向进行理论分析,进而分析了谐波磁势对永磁同步电机转矩的影响。根据使用2D有限元分析软件进行建模和和仿真计算,通过设计优化降低了电机的转矩波动,验证了优化电机谐波对降低转矩波动的有效性。     

电动汽车用PMSM电磁设计及其转矩控制

对电动汽车用永磁同步电动机进行了研究,分析了一台电动汽车用永磁同步电机功率、电枢直径、转子结构等性能参数选取以及电磁设计方法。针对电动汽车用永磁同步电机气隙谐波畸变率、转矩脉动大等问题,提出采取偏心气隙结构改善电动汽车用永磁同步电机气隙谐波畸变率、转矩脉动特性。并搭建以最大转矩电流比控制策略为基础的电动汽车用永磁同步电机调速控制系统。通过AnsoftMaxwell和Matlab仿真和试验验证本文提出的电动汽车用永磁同步电机设计方法和控制策略的正确性和有效性。     

基于最小电压矢量偏差的永磁同步电机直接转矩控制

永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)具有结构简单,动态性能良好以及对电机参数鲁棒性强等优点,但是却存在转矩和磁链波动较大等不足。本文通过分析永磁同步电机转矩和磁链变化规律,提出一种仍采用单电压矢量并能够降低转矩和定子磁链波动的DTC方法。该方法根据转矩和磁链控制要求计算参考电压,并以参考电压矢量为目标,选择与之偏差最小的输出电压矢量作用于电机,抑制了转矩和磁链波动。实验和仿真结果证明了所提方法的有效性。     

转子齿形状对10极12槽开关磁通电机转矩特性的影响

开关磁通永磁电机是一种新型的双凸极结构无刷电机,功率密度高且结构简单,但由于其自身的双凸极结构,转矩波动较大,会引起较大的振动和噪声。针对一种应用于电动汽车的10极12槽开关磁通永磁电机,研究开关磁通永磁电机电磁转矩,齿槽转矩与转矩波动的特点。利用有限元分析法研究分析不同绕组结构以及不同转子齿结构(包括开槽齿、阶梯齿、偏心齿)对转矩性能的影响。将开关磁通永磁电机的新型转子齿结构特性与传统转子齿结构特性进行对比分析,通过仿真数据验证这几种新型转子齿结构可以实现有效减小齿槽转矩与转矩波动的功能,并且其输出的电磁转矩减小比例不大。     

基于复合算法的内置式永磁同步电机的优化设计

内置式永磁同步电机具有输出转矩大,过载能力强,功率密度高等优点,广泛的应用于电动汽车驱动领域。由于内置式永磁同步电机存在齿槽转矩和磁阻转矩,会造成转矩脉动较大,对电机造成不良影响。选择以48槽,8极内置式永磁同步电机为例,首先选择转子的关键结构参数作为优化参数,并以增大平均转矩,降低转矩脉动,减小齿槽转矩作为优化目标。通过田口算法从众多的结构参数中合理选出对优化目标影响较大的优化参数,再采用响应面拟合优化目标曲线,最后采用遗传算法对其优化,使用有限元仿真软件验证其有效性,实现电机的多目标优化。     

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。     

一种永磁同步电机气隙谐波转矩补偿方法

电动汽车用永磁同步电机由于设计、制造等导致气隙磁场产生畸变,使得电机电流波形带有谐波,最终导致转矩产生波动。提出了一种谐波转矩补偿方法,在电机电流双闭环控制基础上,通过在电压上补偿一定的谐波,达到抑制电流和转矩波动的效果。仿真结果表明,该方法可以有效地提高电流的补偿效果,并明显改善转矩波动。