低转矩脉动铁氧体永磁同步磁阻电机设计与分析

铁氧体永磁同步磁阻电机的转矩成分主要为磁阻转矩,其设计特点与钕铁硼永磁同步电机有较大差别。分析了永磁同步磁阻电机的数学模型和转矩脉动来源,并以此为理论依据,对极槽配合、转子磁障结构和等量铁氧体放置方案进行了选择和设计。对得到的转矩脉动较低的两个铁氧体放置方案,对比分析了其相关电磁性能,最终得到的转子结构可兼顾转矩脉动低、功率密度高等优点。     

低转矩脉动同步磁阻电机磁障形状分析与优化设计

:同步磁阻电机因其结构简单、调速范围宽,且无需永磁体励磁,与永磁同步电机相比具有成 本低、可靠性高等优势。 与此同时,同步磁阻电机存在转矩脉动较大和功率因数较低等缺点。 针对 同步磁阻电机转矩脉动高的问题,提出一种形状优化方法对同步磁阻电机的转子磁障形状进行优 化,以降低其转矩脉动。 首先提出分段线性插值方法确定转子磁障的边界,使获得的同步磁阻电机 磁障形状具有任意性。 然后结合序贯田口法和拟牛顿法对同步磁阻电机进行优化,进而减少优化 所需时长。 最后以降低转矩脉动和提高平均输出转矩为目标,对同步磁阻电机进行优化,与传统同 步磁阻电机对比结果表明,应用所提出方法获得的磁障形状能够有效降低同步磁阻电机的转矩 脉动。     

磁障渐变同步磁阻电机低转矩脉动转子优化设计

以横向叠片转子同步磁阻电机(TLR-Syn RM)为研究对象,提出了一种绝缘磁障渐变型转子结构。首先,在保证各层绝缘磁障直线段与圆弧曲线段宽度相等的条件下,分析绝缘磁障"渐变"的几何特征,推导出在较小转矩脉动下,各结构参数间所满足的解析表达式。其次,在解析法所设计的初始电机模型基础上,结合有限元法和二维等高线分析法获得结构参数与转矩脉动的函数关系,为采用Taguchi法的水准选取提供可靠依据。再次,利用Taguchi法建立正交表、设计正交试验,优化调整电机结构参数,寻求低转矩脉动的最优解。最后,根据所提出的方案设计并研制了实验样机,仿真和样机试验表明,该绝缘磁障渐变型转子结构可以有效地抑制电机的高转矩脉动,验证了优化设计方案的可行性。     

低转矩脉动永磁辅助同步磁阻电机转子结构优化设计

针对永磁辅助同步磁阻电机(PMA-SynRM)转矩脉动大的问题,提出了一种基于非支配排序遗传算法（NSGA-II）的PMA-SynRM多目标优化设计方法。首先,介绍了PMA-SynRM的基本结构与工作原理;其次,通过构建空气磁障、设计不对称辅助槽对PMA-SynRM转子结构进行改进;然后,通过灵敏度分析选出了对PMA-SynRM优化目标影响较大的参数,通过NSGA-II进行多目标寻优,从生成的Pareto前沿中选择最优拓扑结构;最后,通过有限元软件,对优化后电机与初始电机的转矩性能进行分析。仿真结果表明,基于NSGA-II优化后的PMA-SynRM其性能得到了显著提高。     

永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动抑制研究

新能源车用永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动包含齿槽转矩、永磁转矩脉动及磁阻转矩脉动,各转矩脉动分量对电机转矩脉动均具有重要影响。分析了永磁辅助同步磁阻电机齿槽转矩、永磁转矩脉动及磁阻转矩脉动产生机理,以一台48槽8极新能源车用永磁辅助同步磁阻电机为研究对象,从转子结构入手优化电机转矩脉动;提出了优化永磁体张角、优化永磁体槽端部及开辅助槽来有效降低了转矩脉动。通过样机测试,验证了优化设计效果。     

开关磁阻电机转矩脉动及结构优化设计研究

以轮毂电机为动力的四轮独立驱动电动车是电动车未来的发展方向之一。开关磁阻(switched reluctance)电机因为输出扭矩大,性能可靠等特点而成为较理想的驱动电机。针对SR电机输出转矩脉动大,影响电动汽车运行的舒适性和操纵稳定性的问题,深入分析了SR电机转矩脉动产生的原因,提出了相应的优化设计方案,并采用粒子群算法对设计参数进行了优化。研究结果表明:经改进设计以后,在激励电流为10 A时,SR电机的转矩脉动减少了21.42%;在激励电流为20 A时,转矩脉动减少24.32%,对改善四轮独立驱动电动汽车的舒适性和操纵稳定性具有重要意义。     

辅磁同步磁阻电动机低转矩脉动下转子结构优化

为获得永磁辅助同步磁阻电动机(PMaSynRM)高质量转矩和低转矩脉动,主要对电机转子的几何结构进行设计与优化,展现了一种新的电机设计概念和运行模型。对磁障段内多段永磁体的宽度和磁障间软磁材料宽度通过d,q轴的气隙磁势基波分量及其相应的磁通量分布来实现,通过改变磁障夹角,获得最优化转矩脉动与转矩质量。最后运用等效磁路法预测开路气隙磁通密度分布,通过有限元分析模拟得以验证。     

基于有限元法的开关磁阻电机转矩脉动优化

抑制转矩脉动是近些年来开关磁阻电机研究的热点问题之一,准确计算电机电磁场是设计、分析开关磁阻电机的关键。研究了一种在转子齿两侧开半圆形槽的改进型转子齿形,通过转子齿形的改变带来气隙磁场的改变,即削弱了气隙径向磁密,同时提高了气隙切向磁密,达到减小转矩脉动的目的。利用有限元法,对一台12/8极转子两侧开半圆形槽的开关磁阻电机建模,通过参数化计算开槽位置和开槽大小。仿真结果表明,在开关磁阻电机转子齿两侧开半圆形槽,可以有效地减小开关磁阻电机的转矩脉动,并且增加电机的平均输出转矩。     

开关磁阻电机减振降噪和低转矩脉动控制策略

开关磁阻电机的振动噪声和转矩脉动问题制约了其推广应用,先前这2个方面的研究都彼此孤立。该文通过将2步和3步换相法引入直接瞬时转矩控制,提出了一种能同时减振降噪和减小转矩脉动的新控制策略。采用新的控制策略,在斩波控制和单脉冲控制下,振动都可得到有效抑止,且新控制策略可在转矩斩波控制下减小转矩脉动。该文还提出了3步换相法的时间参数设计方法。实验结果验证了新控制策略的有效性。     

降低永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动的方法研究

永磁辅助同步磁阻电机具有效率高、转矩密度高和成本低等固有优点,但其存在转矩脉动大等问题,会影响电机的平稳运行。文章以一台4极36槽铁氧体永磁辅助同步磁阻电机为研究对象,通过对定子齿和转子表面开辅助槽的方法,削弱电机的转矩脉动。有限元仿真结果表明,优化后的电机转矩脉动显著降低。     

开关磁阻电机转矩脉动最小化研究

为降低开关磁阻电动机的转矩脉动,给出了四相8/6极开关磁阻电机的基本参数与转矩特性;采用二维有限元法对电机的定、转子极弧进行优化;在一定范围内改变原型机的定、转子极弧大小,分析得到了不同的定、转子极弧下的磁链和转矩曲线,并对相应的平均转矩和转矩脉动进行计算和对比.分析结果表明,对原型机而言,当定子极弧为21°、转子极弧为25°时,性能最佳,转矩脉动最小,平均输出转矩较大.     

开关磁阻电机转矩脉动抑制综述

针对开关磁阻电机转矩脉动较大的缺点,在分析转矩脉动产生机理后,从电机本体结构优化和控制策略设计两个方面综述抑制开关磁阻电机转矩脉动的若干解决方案。指出了各种转矩脉动抑制方法的优缺点,提出了开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究方向。     

磁阻转矩与磁阻电机

电磁转矩按其产生的方式可分为动圈转矩和磁阻转矩两大类别,其数值可根据能量守恒定律用任选位移法计算。本文对磁阻转矩和磁阻转矩电机运行中的基本能量过程进行原理分析,提出磁阻转矩的正确的计算式,并证明磁阻转矩的数值与磁场储能在任选位移方向上的变化率无关。文中还证明了磁阻电机是恒功率电机,因此,低速磁阻电机能够获得较高的利用系数。     

低转矩脉动五相永磁辅助式磁阻电机优化设计

为了提高同步磁阻电机的功率密度幵降低转矩脉动,同时降低永磁同步电机的制造成本,设计了一台五相永磁辅助式同步磁阻电机。首先使用集中参数模型对电机的结构和等效电路迚行分析,然后在此基础上构建了优化模型的目标参数。根据最优电机结构,使用有限元软件分析电机性能得出其转矩脉动低且凸极率高的结论,幵据此制造了一台样机。样机的实验结果与仿真分析一致,所设计的电机可以替代同步磁阻电机及永磁同步电机应用于电动汽车中。     

结构优化与直接瞬时转矩控制下的开关磁阻电机转矩脉动抑制

绕组换相时的转矩跌落是造成开关磁阻电机转矩脉动大的主要原因之一。针对该问题,本文在分析普通开关磁阻电机转矩脉动成因的基础上,研究了一种结构性优化与直接瞬时转矩控制相结合的转矩脉动抑制方法。通过增设内定子以及辅助绕组,构造一种周向错角开关磁阻电机,由内定子上的辅助绕组提供辅助转矩,以补偿外定子上主绕组在换相期间的转矩跌落。之后设计了直接瞬时转矩控制策略,根据转矩偏差信号以及扇区信号来直接切换功率变换器的工作模式,具有快速响应和转矩精确控制的优点。最后,在场-路耦合联合仿真环境下,搭建该电机六相绕组的直接瞬时转矩控制电路,对比分析了启动、加减速以及增、卸负载三种工况下的转矩特性以及转速特性。仿真结果表明,改进后的电机具有很好的转矩脉动抑制功能,且运行特性良好。     

开关磁阻电机的转矩脉动抑制研究

研究了一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的方法。利用有限元工具对一个四相8/6极的开关磁阻电机进行有限元分析,对转矩脉动产生的机理进行研究。针对传统励磁模式下转矩脉动大的问题,介绍了一种新型的阶梯状励磁电流模式,研究该励磁电流模式的参考电流及励磁相重叠角度的参数对转矩脉动的影响。实验表明,所提出的新型励磁电流模式可以降低开关磁阻电机的转矩脉动,通过调节参考电流及励磁相重叠角度的参数可获得最小转矩脉动。     

同步磁阻电机直接转矩控制系统研究

鉴于矢量控制对电机参数依赖性强的问题,借鉴现有永磁同步电机数学模型及其直接转矩控制的相关理论,分析同步磁阻电机的数学模型,提出了同步磁阻电机的直接转矩控制方法,包括空间电压矢量的计算、磁链和转矩的滞环控制等;并基于位置信息的估算,设计了速度的闭环控制器。构建了系统的仿真模型,并对电机的稳态和动态性能进行了仿真分析。由仿真结果可知,所提方法设计的系统能够在较宽的转速范围内变速运行。     

自适应换相与转矩补偿的开关磁阻电机转矩脉动抑制

由开关磁阻电机的双凸极结构和非线性电磁特性引起的转矩脉动问题,严重制约其应用推广。针对其在运行过程中产生的转矩波动,本文提出一种基于换相区域转矩在线补偿的转矩分配函数控制,通过低速转矩电流比和中高速转矩磁链比将换相区分成两个区间,并分别对前后区间的参考转矩进行正、负补偿,实现了电机的转矩脉动抑制。同时,针对前一相拖尾电流引起的负转矩,提出了一种自适应换相控制策略,通过将相电流和电机转速与换相角相关联,计算延迟或提前换相角,以选取最优换相角。为了验证该方法的有效性,本文进行了仿真和实验,证明了该方案可以有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动。     

基于转矩矢量控制的开关磁阻电机转矩脉动控制

转矩脉动是开关磁阻电动机较为突出的缺点。文章基于电机的线性模型，提出了开关磁阻电动机转矩矢是控制策略，通过控制开关磁阻电动机各相绕组电流－位置曲线，在空间合成多个转矩矢量，以减小转矩脉动，仿真结果表明，这种控制策略不但控制简单，而且能够在低速下有效地抑制开关磁阻电动机转矩脉动。