强迫通风在低速大转矩永磁电机上应用分析

为了解决低速大转矩永磁电机铜损耗大、局部温升过高的问题,以一台630 kW、37.5 r/min的低速大转矩永磁同步电机为研究对象,提出一种风自循环冷却方式,并对其可行性进行了计算分析。首先建立自循环强迫通风计算结构模型和数学模型,并用有限元法确定电机各部分的损耗及生热率;基于流固耦合分析方法对通风孔尺寸进行了优化设计,得到最优通风结构尺寸参数;分析了不同入口风量变化对电机温升的影响规律,同时保证入口风量相同,分析了绕组浸漆和不浸漆状态下的温升规律。在此基础上,为了解决冷却气体分布不均匀导致电机温升分布不均的问题,对机壳与风罩之间的距离进行优化设计,总结了保证气体流动均匀性的方法,为低速大转矩永磁电机的冷却系统设计提供了参考。     

一种新型混合转子双定子同步电机的转矩解耦矢量控制

为了提高低速直驱永磁同步电机的转矩密度,充分利用其内腔空间,本文针对一种新型混合转子双定子同步电机,提出一种适用的矢量控制策略。该种电机的转子一侧采用表贴式永磁转子结构,另一侧采用磁阻转子结构,该种新型混合转子结构同时还解决了传统双定子永磁同步电机成本高的问题。针对该种特殊结构新型电机,本文提出一种转矩解耦矢量控制方法,利用转矩解耦系数实现了内外电机的转矩解耦控制。在Matlab/Simulink仿真环境下,对新型混合转子双定子同步电机及其矢量控制系统进行模型建立和仿真分析。仿真结果验证了所提出电机模型及其控制系统的可行性和正确性,且控制效果理想。     

基于有限元方法的双定子永磁同步电机齿槽转矩研究

永磁电机不通电时永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起低速永磁电机起动困难.为了有效地削弱低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩,在目前国内外永磁电机齿槽转矩研究基础上,建立了低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中影响齿槽转矩大小的一些因素,利用有限元方法进行了仿真分析,得到了影响齿槽转矩大小的变化规律,为电机最优设计提供重要依据.     

皮带输送机用外转子永磁同步电机温度场研究

可移动式皮带机输送机需要经常移动,自然冷却外转子永磁电动机不需要冷却系统,移动灵活、方便,又可以直接驱动皮带机,因此是可移动式皮带输送机的首选驱动方式。自然冷却外转子永磁电机转矩密度大、额定频率低,铜耗占总损耗的比例大且因其结构细长,磁负荷偏大,又因为外转子结构使其热源部分位于电机中部,且没有水冷系统,导致其自身散热比较困难。其温升设计与普通永磁同步电机不同,对此建立一种适用于自然冷却外转子永磁电机的等效热网络模型,分析不同热负荷下电机各部分平均温度及温升情况。并通过有限元软件仿真和样机试验进行对比分析,验证热网络模型的正确性,为此类外转子永磁同步电机温升预测和电机设计提供依据。     

基于有限元的双定子永磁同步电机齿槽转矩研究

为有效地削弱低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩,在目前国内外永磁电机齿槽转矩研究基础上,建立了低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中影响齿槽转矩大小的一些因素,利用有限元方法进行了仿真分析,得到了影响齿槽转矩大小的变化规律,为电机最优设计提供重要依据。     

低速永磁同步电机的齿槽转矩分析

齿槽转矩是引起低速永磁同步电机振动、噪声甚至影响其安全运行的主要因素.本文在分析齿槽转矩表达式的基础上,研究分析了削弱低速永磁同步电机齿槽转矩的几种不同设计措施,并以一台低速永磁同步电机样机为例,应用有限元法计算了几种不同设计措施对电机齿槽转矩的影响,进行了计算比较,从而为该种电机的设计提供了可以借鉴的理论依据.     

电动闸阀直驱永磁电机的设计与温度场分析

针对驱动电动闸阀的电机提出的转速低、转矩密度大、工作时间短的要求,以及工作在高温高压特殊环境中的特点,采用短时工作制直驱永磁电机代替低速性能差、转矩小的感应电机,并对电机的基本结构进行了设计。较高的热负荷会使电机温升问题变得突出,因此建立了永磁电机三维瞬态温度场求解模型,通过计算出的电机定子绕组铜耗、定子铁心损耗、永磁体涡流损耗和表面散热系数,得到电机三维瞬态温度场仿真结果。     

表面-内置式永磁同步电机优化与特性分析

针对表面式永磁同步电机弱磁调速范围小、功率密度低,内置式永磁同步电机转矩脉动大、漏磁凸出、机械强度差等缺陷,提出一种新型表面-内置式永磁同步电机。采用有限元法建立表面-内置式永磁同步电机仿真模型,计算表面-内置式永磁同步电机的电磁参数,建立电机的等效磁路模型。对内置永磁体体积和表面永磁体体积的比值、永磁体的形状进行优化设计,分析电机的转矩波动和力能指标与内外永磁体体积比值和永磁体形状的关系。分析有限元计算结果,验证了设计及优化的电机参数的合理性和此结构电机性能的优越性。     

永磁同步电机拓扑结构对散热性能的影响

为了探究永磁同步电机拓扑结构变化对电机散热性能的影响，以30 kW电动叉车用水冷型内置式永磁同步电机为例，建立改进的等效热网络模型，并利用电机的有限元温度场模型计算验证其准确性。采用热网络模型，计算不同定转子结构下电机的温度场，分析定子齿宽、定子槽深、永磁体夹角等拓扑结构改变对电机散热性能的影响规律，为永磁同步电机的运行性能优化提供参考。     

车用永磁同步电机拓扑结构比较研究

电动汽车以其低噪声、清洁环保、高能量转换效率等优点逐渐成为汽车工业发展的重要方向。为满足汽车低速启动、高速超车及舒适性等要求,车用驱动电机需要具有低速大转矩、宽调速范围及低转矩脉动等特点。为了达到上述性能,首先简要介绍了永磁同步电机弱磁调速、启动转矩等原理,然后设计和仿真了3种不同转子结构的永磁同步电机,对其额定转矩、高速弱磁、转矩脉动等性能进行比较研究。最后,总结了不同转子拓扑的永磁同步电机各自的性能特点,为各种工况选择结构适合的电机提供了参考。     

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。     

不同绕组连接方式下的六相永磁同步电动机MT容错控制

多自由度使多相电机具备了优异的容错能力。本文针对单中性点、双中性点及开端绕组结构的六相永磁同步电机,以缺相容错运行时输出转矩最大为目标,提出一种适用于不同绕组结构电机的容错电流计算通用表达式。通过对六相永磁同步电机缺一相故障状态下的自由度进行分析,计算了不同定子绕组结构下的容错电流,并给出相应的控制方法。对比三种不同绕组结构电机容错运行时的带载能力,开端绕组结构的六相永磁同步电机缺相容错运行时输出转矩最大。利用Matlab/Simulink建立了六相永磁同步电机模型及其控制系统,验证了计算结果的有效性。     

永磁/磁阻混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量控制

本文介绍了一种新型永磁/磁阻混合转子双定子同步电机。该电机与常规电机相比具有转矩密度高、体积小的优点,非常适合于低速大转矩电力传动系统。本文提出了一种永磁/磁阻混合转子双定子同步电机的矢量控制方法,并提出了一种转矩解耦算法来分配内外定子的输出电磁转矩。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

对转螺旋桨用盘式永磁电机特性分析及其直接转矩控制

传统对转螺旋桨多采用燃气轮机和机械传动的驱动装置,该装置存在着结构复杂、体积庞大、噪声污染等问题,文中设计一种基于电力推进对转螺旋桨用的盘式永磁同步电机(disccontra-rotatingpermanentmagnetsynchronous motor,DC-PMSM)。在分析新型盘式对转永磁电机结构与工作原理的基础上,研究该电机的磁路特性,并通过三维有限元计算分析DC-PMSM的双转子反电势的叠加特性、双转子转矩特性等;然后,针对盘式对转永磁电机单定子双转子的特殊结构,提出一种基于转矩角分时控制的直接转矩控制策略,解决负载转矩不对称时盘式对转电机双转子转速不可控的问题,实现双转子的同步运行;最后,通过三维有限元仿真计算与原理样机实验分析,验证新型盘式对转永磁电机的设计方法的正确性和所提控制策略的有效性。     

表面-内嵌式电机永磁体设计及特性分析

针对表面式永磁电机具有弱磁调速范围小,功率密度低;内嵌式永磁电机存在转矩脉动大,漏磁凸出缺陷,本文提出一种新型表面-内嵌永磁转子同步电机新结构.在满足永磁同步电机的性能达到最优的条件下,建立电机的有限元模型,分析了改变永磁体的极弧系数和磁化方向的等方式对电机转矩波动、效率、功率因数等性能的影响,比较分析得出比较合理永磁体情况下的新型混合式永磁同步电机模型.     

基于三维时步有限元的永磁体涡流损耗分析

钕铁硼永磁材料具有较大的电导率,即使电机额定转速较低时,依然能在电机永磁体中产生较大的涡流损耗,影响电机性能,因此有必要对低速大转矩永磁同步电机永磁体涡流损耗进行研究。设计5台不同极槽配合的低速大转矩表贴式永磁同步电机,采用三维时步有限元法计算5台电机的永磁体涡流损耗。针对不同极槽配合电机气隙磁密分数次谐波含量对永磁体涡流损耗的影响进行分析。结果显示,分数次谐波含量越大永磁体涡流损耗越大。     

基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制研究综述

滑模控制技术,作为一种特殊的非线性控制策略,具有响应速度快、对参数变化及扰动灵敏和实现简单等优点,已逐步应用于电机与电力系统控制和航空航天等领域。随着永磁同步电机的广泛应用和变频调速技术的迅猛发展,基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制技术已取得了一些有价值的研究成果。但滑模变结构控制技术不可避免会带来系统抖振问题,而传统永磁同步电机直接转矩控制系统又存在控制系统转矩脉动大、低速性能较差等问题,如何同时解决这些问题,提高系统的综合控制性能已成为研究热点。从滑模变结构控制理论研究方向出发,结合永磁同步电机直接转矩控制系统结构来分析滑模控制技术在此控制系统中的研究进展,并进行总结与展望,对工程实际应用具有重要的指导意义。     

起重机用永磁电机等效热阻法瞬态温度场计算

对起重机用细长型外转子永磁同步电机瞬态温度场计算分析,由于细长型特殊结构,铜损耗约占总损耗的90%;同时定子绕组处于电机中心,散热能力差,温升计算成为永磁电机设计的关键环节。以采用S3工作制40%通电持续率对起重机用永磁电机进行温升考核,建立了起重机用永磁电机的瞬态等效热网络模型。重点分析了影响瞬态热网络准确计算温升的影响因素,提出了铜损耗热源时变加载方式。基于ANSYS有限元仿真和样机温升试验对比分析,验证了所建立的起重机用永磁电机瞬态等效热网络模型的正确性。     

占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对如何确定占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制的零矢量作用时间问题。根据电压矢量与电流转矩分量关系,分析了在不同转速下零矢量作用时电磁转矩的变化规律,引入占空比调制后低速区转矩脉动要小于中高速区转矩脉动。设计了基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制系统,利用转矩偏差和定子磁链的偏差计算占空比,该方案易于实现,对电机参数误差不敏感。仿真和实验结果表明,该方法结构简单、鲁棒性强,能够明显改善低速性能。     

基于磁网络模型方波永磁电机气隙磁场的研究

对于方波无刷直流电动机来说,如何保证电机低速运行时转速的平稳是调速电机运行的难点之一,反映在设计上乃是如何有效地设计气隙磁场波形,减小定位转矩。文章针对面向气隙磁极结构的永磁电机,根据磁通管原理形成了永磁电机的等效磁网络,把细分的思想应用于永磁体模拟,建立了永磁体较为精确的网络模型,对影响方波无刷直流电动机气隙磁场及定位转矩的几个参数进行了深入探讨及磁场计算,为永磁电机的设计及动态性能仿真提供了一种有效的分析方法。