一种混合式新结构永磁转子同步电机设计及特性分析

提出一种混合式新结构永磁转子同步电机,采用面贴式和内置式永磁体混合磁路结构,同时面贴式永磁体设计为弧形,有效地改善了气隙磁密的正弦性;针对该新型结构,初步设计了1台3 k W电机,得到其机械和电磁参数;采用有限元分析法分别建立了传统面贴式、内置式和混合式新结构电机的电磁模型;通过对3种有限元模型进行仿真分析,得到了电机气隙磁密、空载反电势以及齿槽转矩等电磁特性,将结果进行对比分析,初步验证了混合式新结构电机的优越性能。     

一种混合式弧形结构永磁转子同步电机电磁转矩特性分析

针对传统永磁电机的结构和电磁特点,提出一种新型混合式弧形结构永磁转子同步电机,采用面贴式和内置式永磁体混合磁路结构,同时面贴式永磁体设计为弧形,有效改善了气隙磁密的正弦性。为验证所提出的新型结构永磁转子同步电机的电磁转矩特性,根据电机设计流程,分别建立了传统面贴式永磁转子、传统内置式永磁转子和新型结构永磁转子的电机参数模型,同时建立3种结构电机的有限元仿真模型。通过负载状态下的仿真计算,得到3种电机在额定负载和其他不同负载状态下的转矩特性,通过对比分析,验证了所提出的新型机构电机的优越性。     

永磁同步电机转子结构优化设计

为降低内置式永磁同步电机输出转矩脉动,研究了一种采用折线形永磁体,转子铁心表面采用分段圆弧结构,并在圆弧连接点处开角形槽的转子优化设计方法。介绍了转子的拓扑结构,并对磁场及齿槽转矩进行了解析分析;利用Maxwell 2D软件分析了反电动势谐波与齿槽转矩分布情况;采用Taguchi法确定关键参数的最佳取值组合,并与传统"一"形结构电机性能进行对比。仿真结果表明,该优化设计方法能有效降低内置式永磁同步电机的输出转矩脉动。     

一种新型转子结构的内置式永磁同步电机优化设计

提出一种新型转子结构的内置式永磁同步电机。在转子永磁体材料用量相同的前提下,该结构所采用的阶梯形永磁体结构能够有效地改善气隙磁密波形,从而提高电机性能。为了得到阶梯形永磁体结构的设计参数,首先建立新型转子结构电机的磁路模型,以气隙磁密基波和谐波畸变率为目标函数,得到了转子永磁体的初始设计参数。为了提高参数的准确度,采用田口方法对该初始设计参数进行了优化,进一步提高了电机性能。最后,将该阶梯形永磁体结构的电机与传统一字形永磁体结构的电机进行了仿真性能对比。     

外转子永磁同步电机优化设计与分析

磨床采用表贴式外转子永磁同步电机(E-SPMSM)构成的直接式砂轮,不仅可提高系统效率与精度,而且能够简化系统结构。本文针对该应用,提出了一种30kW的E-SPMSM结构,以电机有效材料成本为优化目标,采用粒子群算法(PSO)完成了设计方案,同时,为了削弱齿槽转矩,设计了Halbach永磁阵列的外转子结构。最后,分析了设计方案的空载与负载特性分析,验证了设计的合理性。     

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。     

一种非对称混合式永磁同步电机设计与分析

针对传统内置式永磁同步电机磁阻转矩与永磁转矩不是在相同电流相位角下达到最大,不能最有效的利用磁阻转矩与永磁转矩的问题,提出了一种新型非对称转子结构永磁同步电机设计方案,电机输出转矩和减小转矩脉动。首先,一种不对称转子结构,通过使转子不对称,使磁阻转矩和永磁转矩在相近电流相位角下达到最大,从而提高输出转矩。其次,为衡量转矩利用率,引入转矩利用率因子,利用冻结磁导率法将电磁转矩分解为磁阻转矩和永磁转矩两部分,运用有限元确定表面磁极最佳偏移角θ;最后,对提出的新型非对称转子结构永磁同步电机进行电磁性能分析,在不增加材料与制造成本的情况下,电机最大输出转矩增加7.52%,转矩脉动减小39.15%。     

一种永磁同步电机转子位置检测及标定方法

针对永磁电力推进系统转子位置检测应用需求,采用旋转变压器和数字转换芯片AD2S1210作为位置检测的技术方案。对旋转变压器常规信号调理电路进行了改进,降低了信号失真,抑制了高频干扰,提高了检测精度。采用测量绕组电压过零点与旋转变压器检测信号过零点的相位差,实现转子位置初始角的标定。最后,实验验证了位置检测系统中调理电路的有效性和转子位置初始角标定的精确性。     

多自由度永磁同步电机转子动力学特性分析

多自由度永磁同步电机含有球壳型转子,电机额定转速接近临界转速时,电机会产生多重共振,影响电机正常运行;电机转子转速需穿越1阶模态的临界转速,工作在1阶模态临界转速和2阶模态临界转速之间的安全范围。根据转子系统动力学特性,建立自由状态下的转子数学模型,对有限元法与解析法进行对比分析;分析了转子陀螺效应对临界转速的影响,并进行了转子轴承刚度对临界转速是否有影响的有限元验证;测试了不同转子轴承刚度情况下,弯曲模态与形变位移之间的关系;通过实验验证球形转子的转速与振幅之间的关系,总结出相应的规律,为该类电机的优化设计和控制提供了理论依据和数据。     

调速型永磁同步电机参数优化设计的一种图形化方法

从控制角度出发,提出了一种图形化的永磁同步电机设计方法.根据给定的额定电压、电流等指标,可以在图形中直接得到三个关键参数:永磁体磁链、直轴电抗、交轴电抗.对两种典型工况:弱磁型与非弱磁型进行了分析,理论分析结果分别以三维图形和列表的方式表示.本文的永磁同步电机设计方法结合了电流矢量控制,着眼于提高包括逆变器在内的整个系统的利用率.针对不同实际要求,该方法为永磁同步电机设计参数的初步优选提供了一个新途径,具有直观、简便快捷以及实用针对性强等优点,理论结果经过了与实际样机的对比,证明该方法是有效与合理的.     

平板型永磁直线同步电机推力特性的优化设计

为了抑制永磁直线同步电机的推力波动,提升平均推力,以12槽10极平板型永磁同步直线电机为研究对象,对电机的设计参数进行优化.首先,采用Taguchi法的敏感性分析,从12个设计参数中选出6个敏感参数,确定为优化变量.然后,通过Kriging模型辅助的多目标粒子群优化,获得推力波动和平均推力的Pareto前沿.结果显示,...     

一种永磁同步电机转子初始位置检测方法

在永磁同步电机在变频起动时,如果不能正确的判断出电机转子d轴正方向的初始位置,就有可能会使永磁同步电机起动过程中反转,这种现象在某些应用场合是不允许出现的。介绍了一种基于码盘的永磁同步电机转子初始位置检测方法。该方法首先利用内嵌式永磁同步电机的凸极性,通过三个检测矢量来判断转子d轴的位置。然后通过已知的转子d轴位置再加入一个特定的检测矢量,根据电机的转向来判断出d轴正方向的位置。此方法可以将d轴正方向判断在30°电角度的范围内,同时实验验证了该方法的准确性和稳定性。     

一种永磁同步电机转子位置混合辨识方法

针对内置式永磁同步电机(IPMSM),提出了一种基于最小电压矢量注入法和滑模观测器法的混合控制策略。低速时,采用最小电压矢量注入法获取转子位置,中高速阶段则通过滑模观测器法对转子位置进行辨识。角度和速度过渡阶段,通过对两种方法获得的位置误差信号进行加权处理,得到混合位置误差信号后,通过一个软件锁相环即可获得转子位置。设计了一个和速度有关的斜坡函数对注入电压进行过渡处理。实验结果表明,采用该文提出的混合控制策略能够实现电机在额定负载条件下从静止状态直接闭环起动,实现了高低速两种算法之间的平滑切换,能够进行宽范围内的无位置传感器调速控制,且低速算法实现简单,具有较大的工业应用价值。     

一种带自动弱磁装置的混合式转子永磁同步电机设计与研究

针对传统永磁电机内部磁场难以灵活调整的问题,提出了一种带自动调磁机械装置的混合式转子结构永磁同步电机。分别介绍了混合式转子结构电机和附加的机械自动调磁装置,并分析了电机运行原理。通过有限元仿真和机械动力学分析研究了电机在不同运行状态下,气隙磁密、空载反电势、转速-转矩关系以及机械装置的齿轮旋转角度等,验证了机械调磁装置的可行性与可靠性。结果表明该电机具有良好的磁场调节能力,为混合动力汽车驱动电机设计与恒压发电提供参考。     

内置混合式转子可控磁通永磁同步电机--记忆电机

提出了一种内置混合式转子可控磁通永磁同步电机.其径向永磁体采用钕铁硼,切向永磁体采用铝镍钴.通过定子直轴脉冲电流控制铝镍钴的磁化方向和强弱,使钕铁硼产生的磁通部分穿过气隙而部分被铝镍钴在转子内部旁路,永磁气隙主磁通从而受控.对两种情况下的电机内部磁场的分布进行了有限元计算和分析,说明提出的设想是可行的.     

高速永磁同步电机转子强度分析

为了对转子进行有效的冷却,在满足电机电磁性能的前提下,可通过减小保护套的厚度来尽可能增大定转子之间的气隙,因而必须对保护套和永磁体进行强度校核。将转子受力状况简化为平面应变问题,在此基础上推导出了两层过盈配合、三层过盈配合转子的应力场、应变场、位移场的解析公式,并利用有限元方法验证了解析公式的正确性。归纳了高速情况下热套式永磁转子强度设计准则,为转子的优化设计提供了理论依据。以一台额定转速120 kr/min、10 kW的高速永磁同步电机为例,给出了两种常用过盈配合高速电机转子的强度设计方法。     

采用磁障转子的内置式永磁同步电机优化设计

内置永磁同步电动机是一种广泛应用于各个领域的电机,在初选的电机基础上提出了一种转子带磁障的新结构电机,并给出初始设计和需要优化的多个设计参数。新转子中的磁障能起到聚磁作用,从而使气隙磁密由矩形波改善为阶梯形波。利用田口方法安排正交实验来提高实验效率,对主要的设计参数进行优化。利用有限元方法分析气隙磁密、谐波畸变率,从而验证了新结构转子可以提高气隙磁密基波幅值、降低谐波畸变率。     

紧凑型变频调速永磁同步电机转子拓扑结构对比分析

以1台72槽6极内置式变频调速永磁同步电机（VFAS-PMSM）为例,运用数值法和有限元仿真分析,从空载反电动势及谐波含量、齿槽转矩波动和损耗等方面对比不同转子拓扑结构对电机电磁性能的影响。另外,通过考虑径向电磁力对转子应力的影响,运用数值分析和电磁-结构静力学耦合仿真不同转子拓扑结构时转子铁心的受力及变形情况。通过样机试验,验证了所设计的内置式VFAS-PMSM转子拓扑结构对比分析方法具有一定的指导意义。     

永磁同步电机转子涡流损耗优化及温升分析

为解决永磁同步电机转子涡流损耗引起的转子温度高、永磁钢退磁等问题,建立转子涡流损耗解析表达式,分析影响参数,并以3相8极36槽V型IPMSM为例,研究定子槽口宽度、气隙长度、转子偏心距、定子斜槽角度等参数对转子涡流损耗的影响规律,完成最优参数匹配。研究结果表明,优化后的转子结构能够有效削弱电机主气隙磁密的高次谐波,从而减少涡流损耗、降低转子温度,提高电机输出性能。