开关磁阻电机转子斜槽结构的分析与设计

开关磁阻电机具有周期性的转矩脉动,由此产生的振动和噪声一直是制约其发展的重要因素。本文针对电机的结构特点,将电机转子进行斜槽,并对样机进行了有限元计算,详细分析了转子斜槽结构对电机的静态特性的影响,并将斜槽前后的结果进行了对比。分析表明,转子斜槽结构可有效改善电机性能,并对转矩脉动具有一定的削弱作用。     

基于多向电磁力的永磁同步电机电磁噪声分析

针对电机电磁噪声分析中主要关注径向电磁力而忽略电磁力分量,造成分析精度不准确的问题,对某8极24槽车用永磁同步驱动电机进行电磁仿真分析,得到电机磁场以及电磁力分布. 在电机定子模型上分别单独加载径向电磁力和综合加载径向、切向及轴向三向电磁力,对比分析电磁噪声. 采用边界元法计算电机电磁噪声,通过试验验证仿真分析的准确性. 建立电机参数化结构模型,分析不同定子槽口宽度和磁体圆角半径对径向和切向电磁力以及电磁噪声的影响. 结果表明,切向电磁力对电磁噪声有一定程度的影响,且加载径向、切向及轴向电磁力的电机定子模型更加真实可靠;合理减小定子槽宽和磁铁圆角半径可以有效降低电机电磁噪声.     

逆变器供电对永磁同步电机振动和噪声的影响

为了分析逆变器供电对永磁同步电机（PMSM）电磁振动噪声的影响,建立了一台PMSM多物理场耦合振动分析有限元模型。首先,利用ANSYS建立电机2D电磁模型,通过有限元法分别计算了逆变器和正弦电流供电情况下4 000 r/min电机的磁通密度;然后,应用节点力传递法将电磁力耦合到定子齿上进行谐响应分析,计算电机振动噪声,分析逆变器和正弦电流供电下PMSM电磁振动和噪声频谱特性。     

转子分段斜极对永磁同步电机电磁噪声的削弱影响

为了削弱由齿谐波引起的电磁力谐波从而有效抑制电机的电磁噪声,推导转子分段斜极的径向电磁力波的解析式,分析分段斜极对永磁同步电机电磁噪声的抑制机理,讨论不同斜极分段数与削弱的齿谐波阶次之间的关系. 基于MANATEE仿真平台,对48槽8极永磁同步电机进行不同斜极分段数下的径向电磁力波和电磁噪声仿真分析,得到斜极分段前后主要阶次的径向电磁力谐波在不同斜极分段数下的变化规律,分析分段斜极对电磁噪声的影响. 研究结果表明：当齿谐波阶次为分段数的整数倍时,转子斜极无法削弱该阶齿谐波;当为非整数倍时,该阶次的齿谐波可以得到有效抑制,电磁噪声明显下降. 样机的实测噪声与仿真结果基本吻合,验证了转子分段斜极降低电机噪声的机理及仿真分析的正确性.     

PMLSM推力波动抑制分段斜极方法研究

为了有效抑制推力波动,提高电机定位、出力及速度精度,分析了永磁直线同步电机(PMLSM)推力波动特点,指出采用分数槽及电枢长度调节之后,2、4、6次波为PMLSM推力谐波主要成分,与以12倍次为主的齿槽力波动不同;在对分段斜极方案优点分析、推力谐波斜极系数计算、电磁推力削弱系数计算的基础上,对斜极角选取策略进行了分析,结果表明:因推力波动的成因和表现不同,直线电机与旋转电机最佳斜极角选取公式有差异;阐述了利用二维有限元计算三维非对称斜极运动模型的方法,用该方法对斜极系数-分段数关系、斜极系数-斜极角关系进行了计算,验证了PMLSM次级永磁分段数及斜角选取的分析.结果表明:永磁体2分段并取30°斜角可使推力波动下降到61.3%且保持96.8%出力.     

不等极弧结构永磁同步电机噪声和转矩特性

对转子采用表贴式不等极弧结构的车用永磁同步电动机的转矩和噪声特性进行综合分析.通过试验测得其在有风扇和无风扇负载运行时的噪声频谱,诊断噪声源的主要频率成分.根据离散傅里叶分解理论,推导出单极极弧系数不等和相等2种结构下转子磁动势的谐波分布,得到单极极弧系数不等结构电机主要电磁力波的幅值和频率.结果表明,单极极弧系数不等结构虽然有效地降低了齿槽转矩幅值,但同时引入了更多的转子磁动势谐波分量;当转子结构对称时,转子永磁体磁场只存在奇数次谐波,而当转子结构不对称时,不但会产生偶数次谐波分量,还可能会出现分数次谐波分量,使径向电磁力波幅值增大,从而导致电机振动噪声特性变差.通过有限元计算证实了理论推导的正确性,并总结了原方案电机电磁噪声较大的原因.     

基于敏感度分层优化的Halbach永磁电机电磁振动分析

为解决内置式永磁同步电机径向电磁力引起的电磁振动问题,提出一种分段永磁体采用Halbach充磁方式同时转子开设辅助槽的电机拓扑结构。首先,对电机气隙磁密、径向电磁力、电磁振动原理进行推导与分析,并建立有限元模型。其次,提出基于电磁场和机械场耦合的电磁振动分析方案,对电机径向电磁力进行时间空间阶次傅里叶分解,在机械场中,分析电机定子在不同频率下的振动加速度幅值大小,并计算出定子各阶模态。在此基础上,基于响应面法和多目标遗传算法构建电机参数敏感度分层优化方案,并求得样本点帕累托前沿从而确定电机最优参数,将优化后的电机与普通V型内置式电机进行比较。最后,在机械场中仿真得到转子所受等效应力和总变形,验证得所提电机结构符合机械设计要求。分析结果表明:所提出结构电机在不损失电磁转矩的基础上,径向电磁力幅值大幅度降低,抑制了齿槽转矩,改善了气隙磁密和反电势的正弦度,在提高电机电磁性能的同时抑制了电磁振动的发生。     

Detection of rotor position by harmonic back EMF of hybrid step motor

oroAsanelectrnmechbocalelementtIansfningdigitalelectricalpulsesignalintomechanicalangledisplacement,astepmotDrhastheadvantageofwothingwellinanopen-bosystem,butintheopen-looPsysteIn,thecharateris-ticsofastepmetorareusuallylndted,andthecharacter-ishcsofastepmotorcanbedramaicallyhaProvedbyus-ingthePOsitionfeedbecktodeteednethecaretconun-tationcormSPondingwiththerotorposihon['~3j.Teday,stePInOtorswithrotorpeihoncloSed-looPcontIDaredevelOPingfast.Theclosed-bocontIDmeth-odsputfo~inreference[…     

基于场路耦合法的永磁同步电机数字控制系统设计和分析

针对电机控制系统中电机与控制器相互耦合对系统设计精度带来的影响，提出了一种永磁电机控制系统设计新方法，该方法基于永磁同步电机（PMSM）数学模型，建立完整的电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向控制策略的控制系统模型，通过场路耦合法进行协同仿真分析，仿真结果可精确反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性，同时转矩和转速良好的动、静态响应可满足控制系统高性能的要求.进而建立了与仿真系统完全对应的永磁同步电机实验系统，实验结果与仿真结果完全吻合，表明该设计分析方法的正确性，为实际永磁电机系统的设计分析提供了实施途径.     

基于斜磁极的盘式永磁电机齿槽转矩削弱方法

采用基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法,推导出盘式永磁电机在斜极前后的齿槽转矩解析表达式,研究整体磁极斜极与分段磁极斜极对齿槽转矩的不同影响.在此基础上,提出通过确定磁极分段数量、优化分段磁块径向尺寸及选择合适极弧系数来进一步削弱齿槽转矩的方法,利用有限元法进行仿真分析,并将此方法应用于抽油机用盘式电机的转子结构设计.实验结果表明,采用分段磁极斜极方法对削弱盘式永磁电机的齿槽转矩具有理想的效果.     

交流双馈电机在MT旋转坐标系中的矢量图研究

根据交流双馈电动机在旋转坐标系中的数学模型,经理论分析,建立了8种不同运转状态下的空间矢量图（由不同运转方向、电动与制动、低同步与超同步3个变量构成的8种状态）;给出了空间矢量图的绘制方法;并通过了仿真验证。空间矢量图揭示了在旋转坐标系中转子回路的感应电势、外接变频电源电压、电流之间的关系,为正确设计转子变频器打下良好的理论基础。     

Design and Development of a Vector Control System of Induction Motor Based on Dual CPU for Electric Vehicle

A vector control system for electric vehicle (EV) induction motor drive system is designed and devel-oped. Its hardware system based on dual CPU( microcomputer 80C196KC and DSP TMS320F2407) is imple-mented. The fundamental mathematics equations of induction motor in the general synchronously rotating refer-ence frame (M-T frame) used for vector control are achieved by coordinate transformation. Rotor flux equation and torque equation are deduced. According to these equations, an induction motor mathematical model and rotor flux observer model are built separately. The rotor flux field-oriented vector control method is implemented based on these models in system software, some of the simulation results with Matab/Simulink are given. The simula-tion results show that the vector control system for EV induction motor drive system has better static and dynamic performance, and the rotor flux field-oriented vector control method was practically verified.     

异极型径向磁轴承的非线性解析模型

针对异极型径向磁轴承（HeRMB）气隙磁密分布和电磁力的计算,建立等效磁路法和气隙磁导函数相结合的非线性解析模型.通过计算磁轴承磁路各部分的集中磁导,建立计及饱和效应的等效磁路.采用考虑齿槽效应和转子偏心的气隙磁导函数计算气隙磁密分布,得到作用在转子上的电磁力,利用有限元验证了该解析模型的计算精度. 利用建立的解析模型,研究偏置电流的影响和耦合效应.结果表明,偏置电流的变化对电磁力特性有很明显的影响;当转子无偏心时,X、Y 2个方向相互解耦,当转子有偏心时,2个方向之间会有耦合.     

电动汽车用永磁游标电机的设计与研究

提出具有低速大转矩特性的电动汽车用转子双边永磁型游标电机,结构上采用双定子、中间转子形式.内、外定子设计有能够完成磁通调制作用的调磁齿,转子磁极直接面向两侧气隙,实现了磁场内、外侧的双重调制,增强了电机转矩的输出能力.阐述了该电机的工作原理、说明了设计方法,给出电机设计参数及结构、装配示意图,以转矩的最大输出为目标,对内、外定子调磁齿周向宽度、径向高度及极弧系数等对电机性能有较大影响的结构参数进行优化研究,建立该电机的二维有限元模型,对该电机的电磁性能进行仿真分析,计算结果验证了理论分析的正确性.     

永磁转子偏转式三自由度电机建模与结构分析

针对以往研究中单层结构永磁转子三自由度电机转矩特性的不足,提出一种新型永磁"蝶形"转子偏转式三自由度运动电机,采用球坐标系下分离变量法和洛伦兹力法分别对电机气隙磁场和转矩进行解析建模,确定气隙磁场空间谐波含量和结构参数对基波磁通密度和转矩幅值的影响,同时进行三维有限元仿真分析.通过研究两种计算方法下气隙磁场、自转和偏转转矩的特点及规律,并进行对比分析.结果表明:"蝶形"永磁转子结构的气隙磁通密度分布和转矩特性优于单层结构,气隙磁通密度径向分量空间分布近似平顶波,转子中间层磁极的气隙磁通密度幅值最大,解析法与有限元法的计算误差均小于6.7%.     

消除谐波电流的低电压穿越控制策略研究

为了提高双馈电机及其控制系统对电网电压跌落的适应能力,实现双馈电机的低电压穿越,文章从双馈电机的数学模型着手分析,着重研究了电网电压跌落时刻,不同电压相角所激起的双馈电机电磁过渡过程.并在此基础上提出了电压跌落产生的机理、特性.通过对不同电压相角度的定性分析提出一种消除过渡过程中谐波分量的方法.仿真结果表明,不同的电压相角度对电压跌落的过渡过程影响很大,同时通过对转子励磁电压的控制,能够完全消除电压跌落时定转子侧的谐波电流,实现对转子侧变换器保护的目的.     

Modeling and simulation of non-linear dynamic process of the induction motor system with fluctuating potential loads

The induction motor system with fluctuating potential loads is a non-linear complex electro-mechanical system. With beam pumping motors as an example, this paper proposes a multiple factor non-linear mathematical model to study the operating performance of the induction motor system. This model consists of non-linear time varying electromagnetic field equations, mechanical wave equations of sucker rods and non-linear coupling equation of reducer and four-bar linkage. The equations are numerically solved by combining time-step finite element method (TS-FEM), finite difference method (FDM), a linear dimension reduction method and the Newton-Raphson method. Simulation results, which are validated by experiments, reveal the influence of the fluctuating potential load on magnetic field distributions, stator and rotor currents, the input power and the power factor. The model and simulation results provide theoretical and technical supports for subsequent researches on model simplification and energy saving technologies.     

纯电动汽车驱动系统电压解耦矢量控制仿真研究

分析矢量控制及空间矢量脉宽调制理论的基础之上,基于Maflab／Simulink建立了电动汽车驱动系统用异步电机转子磁场定向的电压解耦矢量控制系统模型。最后以实际纯电动汽车驱动系统为例对模型进行仿真分析,结果表明该驱动系统具有良好的稳态、动态性能,验证了仿真模型的正确性和控制算法的有效性,对于纯电动汽车驱动系统的参数设计具有一定的指导意义。     

基于进化差分算法的环形电感建模及应用

基于进化差分算法的环形电感线圈高频模型,首先建立了环形电感线圈的等效模型,阐述了其阻抗的计算方法. 然后通过VNA设备得到测试线圈的幅频特性曲线,使用进化差分优化算法对等效模型参数进行优化,得到最优的模型参数. 再通过仿真对比阻抗拟合曲线与实测曲线,拟合效果良好,验证了模型及参数的可靠性. 最后在开关电源辐射EMI的仿真中添加电感线圈部分,验证了其抑制电磁噪声的作用,为实际的工程整改提供了理论依据.     

电动汽车驱动控制系统仿真

根据直接转矩控制原理,利用Matlab/Simulink构造了一个电动汽车直接转矩控制系统。主要对直接转矩控制算法、驾驶意图和电动汽车阻力转矩建模并仿真,得到了定子磁链、定子电流、转速、电磁转矩、阻力转矩等的仿真波形,结果分析证明了电动汽车用异步电机直接转矩控制方案的有效性。