基于正交试验法优化表贴式永磁同步电机永磁体

采用麦克斯韦应力张量法分析气隙和转子的交界面的受力情况,得出齿槽转矩是由转子和气隙交界面的切向磁力产生。结合麦克斯韦张量法和电磁场数值计算,得到齿槽转矩表达式。构建永磁体三因素四水平正交试验,得出了永磁体设计参数对齿槽转矩的影响程度,极弧系数对齿槽转矩的影响显著,磁极偏心次之,径向充磁长度影响最小的结论,从而选取合适的参数,优化了电机的永磁体形状,降低了电机齿槽转矩。     

不等宽永磁体削弱表面永磁电机齿槽转矩方法

与现有的改变永磁磁极极弧系数和不同极弧系数组合的齿槽转矩削弱方法不同,研究了一种新的改变极弧系数的方法削弱表面永磁电机的齿槽转矩。在该方法中,除一块磁极外,其它磁极的宽度都相同,利用解析法推导了在保证永磁体用量不变的情况下,改变极弧系数时齿槽转矩的表达式,给出了极弧系数的确定方法,并利用两台电机进行了有限元法分析。仿真结果表明:所给出的极弧系数确定方法可有效地削弱每极整数槽的表面式三相永磁同步电动机的齿槽转矩。     

基于减小永磁同步电机齿槽转矩的磁极参数优化

针对永磁电机存在齿槽转矩影响运行性能的问题,通过分析电机齿槽转矩解析表达式的磁极参数,利用有限元软件建立3相4极24槽表贴式永磁同步电机仿真模型,分析永磁体剩磁感应强度、极弧系数以及永磁体厚度的变化对电机齿槽转矩的影响规律,最佳的磁极参数可有效削弱表贴式永磁同步电机齿槽转矩,改善电机运行性能。     

风机用外转子永磁同步电动机的优化分析

为了削弱风机用外转子永磁同步电动机的齿槽转矩,使其性能得到改善。根据永磁同步电动机产生齿槽转矩机理进行分析得知,通过采用不等厚永磁体和对极弧系数进行优化,可以有效降低永磁电机的齿槽转矩。本文以一款24槽8极风机用外转子永磁同步电动机存在较大的齿槽转矩为例,基于Maxwell 2D建立该款电机有限元模型,将磁钢的偏心距和极弧系数分别设为变量,进行扫描分析,仿真结果表明,在合理的范围内,存在一个最优的偏心距和极弧系数使该款电机的齿槽转矩得到明显削弱。因此,本文为降低风机用外转子永磁同步电动机的齿槽转矩在理论上提供了较高的参考价值。     

一种削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法

为了研究实心转子永磁同步电动机的削弱措施,结合永磁电机永磁体极弧系数和永磁体不对称放置的方法,提出了一种仅改变实心转子非磁性槽楔的齿槽转矩削弱方法.通过非磁性槽楔的变化改变一个磁极的极弧宽度,其余磁极宽度不变,同时保持各个非磁性槽楔的宽度相同,通过合理的选择槽楔的形状和宽度,可以非常有效地削弱齿槽转矩.通过解析法研究了采用该方法后实心转子永磁同步电动机齿槽转矩的表达式,得到了永磁体剩磁平方的傅立叶分解表达式.据此得到了磁极的两种极弧宽度和磁极间距大小与齿槽转矩的关系式和磁极极弧宽度的确定方法.该方法仅改变了槽楔的形状,对电机结构影响较小,且合适极弧宽度组合较多,有限元验证表明该方法可有效地削弱齿槽转矩.     

基于不同极弧系数的盘式电机齿槽转矩的削弱方法

针对盘式永磁电机齿槽转矩的负面影响,提出了不同极弧系数组合和分段磁极的方法。基于傅里叶级数和能量法分析推到出齿槽转矩表达式,得出削弱齿槽转矩的优化方案。利用有限元软件仿真求出极弧系数与齿槽转矩和反电势波形关系图,得出极弧系数的最优化选择时0.733。通过不同极弧系数组合磁极分段和磁极分段与极弧系数为0.733对比分析,得出两种方案齿槽转矩的削弱能力和优点。     

优化磁极形状和极弧系数的分数槽无刷直流电机齿槽转矩削弱方法

永磁电机的永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机的振动和噪声。针对一台9槽10极无刷直流电机展开分析,通过能量法和傅里叶分解法得到其齿槽转矩的表达式,并采用有限元分析方法分析了两种常用磁极形状对该电机齿槽转矩的影响。此外,通过分析极弧系数对电机齿槽转矩的影响,得出分数槽永磁电机齿槽转矩随极弧系数的变化规律。在此基础上,提出了一种电机最小齿槽转矩极弧系数确定方法,并分析改变极弧系数对电机其它参数的影响,从而验证了所提方法的有效性。     

分段偏心磁极表贴式永磁电机优化设计

对一种磁极分段外圆弧偏心结构的表贴式永磁同步电机进行了优化设计,该种电机每段磁极内外圆弧具有不同的圆心。通过有限元分析,验证了新型磁极结构的优点。比较了不同偏心距和极弧系数下电机气隙磁密、齿槽转矩和反电动势波形,通过对偏心距和极弧系数的优化,可以有效降低气隙磁密谐波,减少反电动势谐波,抑制转矩脉动。该种磁极结构可以减少电机永磁材料用量和提高电机电磁性能。     

基于改进蝙蝠算法的齿槽转矩优化

本研究从降低表贴式永磁电机的齿槽转矩出发,以24槽4极电机为例,基于能量法对齿槽转矩的产生机理进行解析分析,确定以极弧系数、气隙长度、磁极偏心距、永磁体厚度、槽开口宽度为优化参数组合,通过田口法从上述参数中筛选出对优化目标影响比重较大的参数并通过响应面拟合出相关的数学模型,应用具有Lévy飞行特征的蝙蝠算法求取该数学模型的最小值。利用有限元软件对最优解的电机模型进行仿真实验,结果表明：电机的齿槽转矩降低了82.16%,效率提高了1.6%,转矩脉动降低了8.2%。     

极弧系数组合优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法

永磁电机在高性能控制系统中应用越来越广泛，然而永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用，产生齿槽转矩，引起电机的振动和噪声，并影响系统的控制精度。通常情况下，永磁电机各磁极的极弧系数相等。为削弱齿槽转矩，可设计相邻磁极极弧系数不等。文中采用不等极弧系数组合削弱永磁直流电机齿槽转矩，利用基于能量法和傅里叶分解的解析法得到齿槽转矩的表达式，通过分析起作用的气隙磁密的傅里叶系数，给出了使得齿槽转矩最小的极弧系数组合的确定方法。但是由于采用了一些假设，上述确定方法存在一定误差。为使齿槽转矩最小，采用全局优化方法与有限元相结合以获得最优极弧系数组合。文中对每极槽数为整数和分数的2台电机模型分别进行了解析分析和优化，结果表明：该优化方法可显著削弱齿槽转矩。     

设计参数对直驱永磁同步电机运行平稳性的影响

为改善直驱顶驱永磁同步电机低速运行时的平稳性,对永磁电机磁极进行了优化设计。对比分析了两种极弧系数与偏心距的组合方案,绘制出极弧系数、偏心距与齿槽转矩、气隙磁密之间的关系曲线;定量分析了齿槽转矩、气隙磁密和谐波畸变率,并得到最优解。经验证,采用合理的磁极极弧系数以及偏心距是改善直驱永磁同步电机空载运行平稳性的有效方法。     

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。     

基于磁极参数的表贴式永磁同步电机齿槽转矩研究

齿槽转矩是永磁电机的重要问题之一,削弱齿槽转矩可以减少转矩脉动、降低电磁噪声、提高电机运行稳定性。基于磁极参数对表贴式永磁同步电机(SPMSM)的齿槽转矩进行了研究,基于能量法和傅里叶分解推导了不同永磁体模型下的齿槽转矩公式。研究发现,磁极参数的改变影响永磁体剩磁在气隙中分布和气隙相对磁导率的大小,进而改变齿槽转矩的大小。然后结合有限元方法对不同永磁体模型下的电机齿槽转矩进行了仿真分析,发现削极结构和组合磁极对齿槽转矩削弱明显,并通过有限元方法优化了这2种结构的磁极参数,最后分析对电机其他性能的影响。研究表明,合理地选择永磁体参数可以在确保电机性能的同时显著降低齿槽转矩。     

永磁同步电机转矩脉动和振动噪声抑制

抑制转矩脉动和振动噪声是设计永磁同步电机的难点之一。通过对永磁同步电机齿槽转矩形成机理进行分析,考虑极弧系数和大小极磁极结构对齿槽转矩的影响。基于等效面电流法对永磁同步电机的气隙磁场进行建模。采用粒子群算法优化了永磁同步电机的极弧系数,利用大小磁极结构配置方式,降低了气隙电磁力谐波对转矩脉动幅值影响较大的阶次,从而实现抑制电机齿槽转矩的目标。将永磁体优化前后的转矩脉动和噪声幅值进行对比表明,该方法可有效地降低永磁同步电机的转矩脉动和振动噪声。     

优化极弧系数和磁极偏移对齿槽转矩影响的研究

研究优化极弧系数和磁极偏移对永磁电机齿槽转矩的影响,得出磁极偏移后齿槽转矩的表达式。并用有限元方法分析了一台6极电机的两种磁极偏移方法,得出最优极弧系数后,接着采用磁极偏移方法减小齿槽转矩,结果表明将这两种方法结合能极大地减小齿槽转矩。最后通过试验结果与有限元结果的对比分析,验证此方法的有效性,该方法能很好地削弱齿槽转矩。     

基于Taguchi法的表面式永磁同步电机多目标优化

以一台8极48槽的表面式永磁同步电机为例,针对表面式永磁同步电机的特点,选取电机的齿槽转矩、效率和磁钢用量为优化目标,选取极弧系数、不等厚磁极偏心距、磁极厚度和气隙长度为优化参数。利用ANSYS Maxwell的参数化扫描法与Taguchi法相结合的方法对电机进行多目标优化设计,实验并分析得到优化后的最佳参数组合。有限元仿真结果表明,采用上述方法,电机的齿槽转矩减小,效率提高,磁钢用量减小,实现了多目标同时优化。     

一种优化齿槽转矩抑制永磁同步电机振动和噪声的方法

合理控制齿槽转矩可以降低电机的振动和噪声。为了降低永磁同步电机的振动和噪声,对影响齿槽转矩的四个主要参量(极弧系数、偏心距、气隙长度、磁极厚度)进行优化,然后利用有限元分析软件,进行电机的振动和噪声的分析。首先利用正交试验选取一定数量的样本;然后利用支持向量机对其进行拟合,得到回归方程;利用微粒群优化算法对其回归方程进行寻优,得到理想的齿槽转矩;最后将齿槽转矩带入电机模型中进行电机的振动和噪声的分析。     

基于ANSOFT的表贴式永磁电机齿槽转矩的优化设计

在永磁电机设计中,由于永磁体和有槽电枢铁心的相互作用,会产生齿槽转矩,引起振动和噪声,影响电机的性能发挥。对于表贴式永磁电机,影响其齿槽转矩大小的因素有很多,本文用Ansoft Maxwell 2D软件对其进行建模,并结合遗传算法,对其极弧系数、永磁体厚度和极弧偏置等参数进行优化组合,最后对齿槽转矩的优化结果进行了仿真验证。     

基于新型算法的永磁电机齿槽转矩削弱方法

齿槽转矩会引起电机振动和噪声。为减小电机齿槽转矩,对电机极弧系数、偏心距、气隙长度以及磁极厚度进行了优化。首先利用有限元分析软件建立电机模型,然后设计25组正交实验得到算法所需样本空间,并基于支持向量机算法建立了目标函数数学模型,最后通过粒子群算法进行寻优,得到了一组减小齿槽转矩的优化方案。仿真结果表明,优化后的电机齿槽转矩得到了明显的削弱,优化算法是可行的。     

基于遗传算法的高速电主轴永磁电机齿槽转矩优化

为了提供高速电主轴的功率密度及动态性能,采用永磁电机方案。然而由于永磁体与有槽铁心相互作用,产生齿槽转矩,引起振动和噪声。在永磁电机结构中,影响齿槽转矩大小的有多种因素,本文利用遗传算法对一台高速电主轴永磁电机的永磁体的最大厚度,极弧系数和磁极中心偏移量进行综合优化,得出减小齿槽转矩的优化方案。结果表明,通过遗传算法优化得到的电机结构方案与原方案相比,显著削弱了齿槽转矩。