分数槽集中绕组永磁交流伺服电动机齿槽转矩分析

针对采用分数槽集中绕组永磁交流伺服电动机齿槽转矩产生的特点,讨论其基本特性及构成规律.根据磁场能量产生转矩的基本原理,阐述其影响齿槽转矩的各个因素,并从工程角度出发,提出了削弱齿槽转矩的各种实用办法.     

分数槽集中绕组永磁同步电机齿槽转矩研究

从齿槽转矩解析式出发,推导了各次谐波分布及齿槽转矩周期;并利用有限元软件分析了永磁同步电机的定子椭圆、槽口不等分布及转子静态偏心对齿槽转矩的影响,仿真结果显示定子椭圆是影响电机齿槽转矩的主要因素,且电机的齿槽转矩随定子椭圆量近似线性递增。对样机进行了齿槽转矩测试实验,仿真值与实测值相差2.09%,验证了采用定子椭圆模型分析齿槽转矩的可行性及正确性。     

槽口宽度对分数槽集中绕组永磁电机齿槽转矩的影响

基于分数槽集中绕组永磁电机齿槽转矩产生的机理,运用能量法和傅里叶分解推导出分数槽集中绕组永磁电机的齿槽转矩解析式,确定气隙磁导平方的傅里叶分解系数与槽口宽度之间的相互关系,得到抑制齿槽转矩的槽口宽度计算方法。借助于Ansoft有限元软件,仿真分析不同极槽配合的永磁电机槽口宽度对齿槽转矩的影响。仿真结果表明,整数槽永磁电机的齿槽转矩随槽口宽度的增加而增加;分数槽集中绕组永磁电机选择合适的槽口宽度可显著抑制齿槽转矩,改善电机的转矩品质。采用有限元仿真与解析法两种计算方法,得到的齿槽转矩随槽口宽度变化的规律是相似的,验证了解析式的有效性,为精细化设计提供了依据。样机测试结果与有限元仿真值基本吻合,进一步验证了仿真方法的正确性。     

集中绕组永磁同步电动机削弱齿槽转矩的方法

通过对单齿单绕集中式绕组永磁同步电动机的有限元分析、试制和设计改进,总结出削弱齿槽转矩的几个方法。     

永磁电动机齿槽转矩的抑制方法

在永磁电机中,即使定子中没有电流,齿槽转矩也会存在。文中阐述了齿槽力矩产生机遇,综述了抑制齿槽转矩的方法,探讨了抑制齿槽转矩的发展趋势。     

永磁同步电动机分数槽集中绕组排列方法分析

分析了分数槽绕组相对整数槽分布绕组的优势与劣势,揭示了用分数槽集中绕组在极数较多永磁同步电动机的应用优势;并以分数槽集中绕组使用电势星形图法和循环数序法排列分析互相验证;提出了应用电势星形图法与循环数序法对永磁同步电动机分数槽集中绕组的排列方法分析,是解决分数槽集中绕组分配与接线规律的有效途径。     

基于槽口偏移的永磁同步电动机齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机设计制造中必须考虑的关键问题之一。为了抑制永磁同步电动机的齿槽转矩,采用傅里叶级数的方法对齿槽转矩进行分析,研究了单个槽对应的齿槽转矩与电机总齿槽转矩之间的关系。将电机电枢槽沿着旋转方向划分为偶数组,分析推导了单个电枢槽组对应的齿槽转矩,采用将相邻的电枢槽组设为对应组,通过将一组或者多组电枢槽组的槽口偏移适当角度的方法,使得对应组间齿槽转矩分量互相抵消,从而抑制电机总齿槽转矩特定次数的谐波,削弱总齿槽转矩幅值,并给出了具体偏移角度的公式。以一台12槽8极永磁同步电动机为例,仿真分析结果表明,采用该方法能有效抑制永磁同步电动机总齿槽转矩的基波以及低次数谐波,使得电机齿槽转矩幅值明显下降。     

整数槽永磁同步电动机齿槽转矩的研究

在齿槽转矩产生原理的基础上,根据解析法推导与分析了不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩,并利用Ansys有限元分析软件对不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩进行对比分析与研究。结果表明,采用不同整数槽的永磁同步电机,其齿槽转矩的幅值以及对电机低速运行性能的影响不同。并提出针对不同整数槽采用不同抑制齿槽转矩的方法,进行了样机测试,该分析方法可避免整数槽电机产生较大齿槽转矩,对采用整数槽减小电机径向电磁力、降低永磁同步电机的振动和噪声具有实用意义。     

永磁体不对称放置削弱内置式永磁同步电动机齿槽转矩

针对内置切向式转子结构磁极偏移时,每极磁密的大小和分布都不相同的问题,基于解析法研究了偏移角度的确定方法.与表面式永磁电机不同,内置切向式结构在永磁体不对称时,每极极弧宽度会发生变化,影响每极磁密的大小和分布,两者都对齿槽转矩有影响,因此确定永磁体位置时须考虑两者的影响.基于内置式永磁同步电动机齿槽转矩解析表达式,分析每极磁密大小与分布对齿槽转矩的影响,研究磁极偏移角度的确定方法,并与表面式永磁电机磁极偏移角度进行了对比.采用有限元法计算不同偏移角度对齿槽转矩有影响的磁密谐波和齿槽转矩,有限元计算结果表明,由于考虑了磁极偏移对每极磁密的影响,磁极偏移能有效地削弱齿槽转矩.     

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。     

分数槽绕组与永磁无刷电动机

从分数槽绕组的基本概念出发，简述了分数槽绕组的基本特征和对称条件，介绍了它在永磁无刷电动机和永磁交流伺服电动机中的应用；重点对中小型永磁无刷电动机中广泛使用的y=1的分数槽绕组进行分析，给出了常用的槽极配合和绕组设计计算参数，阐明了分数槽绕组对齿谐波电势和齿槽转矩削弱的规律。     

磁极开槽法抑制永磁电动机齿槽转矩研究

在简述齿槽转矩产生机理和抑制方法的基础上，根据解析表达式讨论了磁场谐波对齿槽转矩的影响。在此基础上，建立了时变运动电磁场有限元模型，对不同程度开槽磁极对应的齿槽转矩进行了计算和对比分析。结果表明，适当的磁极开槽可有效削弱永磁电动机的齿槽转矩。     

分数槽集中绕组嵌入式永磁同步电机设计

分析了一类极槽数相近的分数槽集中绕组嵌入式永磁同步(FCW—IPM)电机的极槽数配合选择依据,基于二维有限元法对该类电机的气隙磁场分布、反电动势、稳态转矩、定位力矩等电磁特性进行了计算和分析。提出了一种交直轴电流全解耦与冻结磁导率相结合的方法,详细分析了交叉耦合及定转子相对位置变化对电机交直轴电感的影响规律。设计并制造了一台额定功率为10kW的样机,样机实验结果验证了设计方法和理论分析的正确性,为该类电机在混合动力汽车驱动领域的进一步应用奠定了基础。     

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。     

电动汽车分数槽绕组永磁电机转矩特性研究

针对永磁电机转矩特性研究主要分为如何提高输出转矩和降低转矩波动的研究。电动汽车驱动用电机要求电机应具有较大的输出转矩和较小的转矩波动,满足电动汽车安全性和舒适性需求。为了满足上述需求,以60 k W内置式分数槽集中绕组永磁同步电机为例,利用现代计算机仿真,研究电动汽车用永磁同步电机转矩特性,为提高电机输出转矩、降低电机转矩波动提供了理论依据,得出能够指导工程实践的有益结论。     

削角磁极抑制永磁电动机齿槽转矩的研究

齿槽转矩对高性能永磁电动机的控制性能有很大影响,其削弱方法是永磁电动机研究的重要内容之一.在分析永磁电动机齿槽转矩产生机理的基础上,根据齿槽转矩解析表达式,研究了采用削角磁极对齿槽转矩的影响.结果表明,不同程度的削角对磁密平方的nz/2p次谐波分量的幅值影响很大,进而影响齿槽转矩的大小.在此基础上,建立了时变运动电磁场有限元模型,对不同程度削角磁极对应的齿槽转矩进行了计算,找到了最佳削角位置.通过对比分析,验证了所得的结论是正确有效的.     

分数槽集中绕组永磁同步电机的电感计算

在少槽多极的分数槽集中绕组永磁同步电机中,存在幅值较大的次谐波和与基波绕组系数相同的高次谐波,特别是存在与基波绕组系数相同、转向相反、幅值很大、极对数与基波相差仅几对极的谐波。使得电机的电枢反应谐波磁场很强,与之相对应的谐波漏抗很大,电机的总漏电感很大,其基波励磁电感与传统短距分布绕组电机相比小很多。一般情况下,漏电感都比励磁电感还大。在对电机磁路进行理想假定的条件下,针对不同槽极数组合的单元电机,推导出该类电机电感参数的计算公式。其中,电枢反应基波励磁电感计算公式与传统的交流绕组相同,而电枢反应总电感和谐波漏电感计算不同于传统的交流绕组。     

定子铁心焊槽对永磁电动机齿槽转矩的影响

在永磁电动机中经常采用磁极偏移的方式来削弱齿槽转矩,而焊槽的存在却影响了方法的效果.针对一台6极36槽电机,利用有限元方法,分析了焊槽对齿槽转矩的影响,并提出了减小这种影响的方法,有待在实际应用中进一步验证.     

基于谐波分析的永磁电机齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一,也是设计制造过程中必须考虑的关键问题。为抑制电机的齿槽转矩,采用解析法与有限元法相结合的方式,研究了一种开辅助槽抑制电机齿槽转矩的方法。运用傅里叶级数对电机的齿槽转矩进行谐波分析,得到齿槽转矩的基波以及各次谐波的大小;将开辅助槽电机的齿槽转矩简化看作辅助槽与磁钢产生的齿槽转矩与原有电机的齿槽转矩的叠加,利用解析法确定辅助槽的开槽位置,使得特定位置的辅助槽与磁钢产生的齿槽转矩的谐波分量与电机原有的齿槽转矩的特定的谐波分量互相抵消,从而抑制齿槽转矩的基波以及低次数谐波分量,使得齿槽转矩幅值下降,并给出了具体的辅助槽位置公式。结合有限元方法,采用与普通槽相等的槽口宽度,并对辅助槽的深度进行仿真分析,得到最优的辅助槽深度。仿真结果表明,在特定的位置上开特定个数的辅助槽,能对齿槽转矩的基波与低次数谐波起到明显的削弱作用,降低齿槽转矩幅值。     

分数槽集中绕组永磁交流伺服电动机不平衡磁拉力分析

研究表明分数槽集中绕组永磁交流伺服电动机存在一种内在的不平衡磁拉力,本文从工程实际出发,首先对电机静态不平衡磁拉力进行分析,得到静态不平衡磁拉力的相关结果,采用有限元计算方法对结果进行了验证,证明了这种解析方法的适用性,之后对电机负载时的动态不平衡磁拉力进行了分析。