车用永磁同步电机转子静力学和模态分析*

当永磁同步电机高速旋转时,转子会产生较大的离心应力,为了避免转子失效,对电机转子进行静力学和模态分析是十分重要的。以一台最高转速为9000 r/mim的永磁同步电机为研究对象,通过ANSYS对其进行静力学分析和模态分析,得到应力和变形云图,以及固有频率和模态云图,为高速永磁同步电机设计提供了一定参考。     

基于有限元法的电动汽车永磁同步电机模态分析

车用永磁同步电机(PMSM)追求轻量化的设计带来了更为严重的电机振动噪声危害。准确分析计算PMSM的模态是对其进行振动噪声特性研究的基础。采用有限元法对电动汽车PMSM进行模态仿真计算。通过对电机模型进行适当的简化与等效,计算出电机自由状态下前6阶的固有频率及其对应的振型;并将样机进行锤击法的模态试验,验证了电机有限元模态仿真模型的准确性。     

基于ANSYS的永磁同步电机设计分析软件

开发了永磁同步电机性能分析与设计软件。该软件通过参数化设计语言APDL，建立了有限元计算软什ANSYS和C＋＋设计程序之间的接口。使用VC＋＋6．0对ANSYS分析永磁同步电机内部电磁场进行二次开发，用户只需在设计分析软件界面中输入参数，系统即能自动调用ANSYS在后台进行计算，得到所需要的数据和图形。该软件系统具有友好、方便、易用的人机交互界面，对复杂的、难于理解和掌握的ANSYS命令流进行后台封装，因此，可让即使从未学习过ANSYS软件的工程设计人员也能很好地借助本系统进行永磁同步电机电磁场有限元分析。     

基于ANSYS的永磁同步电机设计分析软件

开发了永磁同步电机性能分析与设计软件。该软件通过参数化设计语言APDL,建立了有限元计算软件ANSYS和C++设计程序之间的接口。使用VC++6.0对ANSYS分析永磁同步电机内部电磁场进行二次开发,用户只需在设计分析软件界面中输入参数,系统即能自动调用ANSYS在后台进行计算,得到所需要的数据和图形。该软件系统具有友好、方便、易用的人机交互界面,对复杂的、难于理解和掌握的ANSYS命令流进行后台封装,因此,可让即使从未学习过ANSYS软件的工程设计人员也能很好地借助本系统进行永磁同步电机电磁场有限元分析。     

永磁同步电机端盖模态分析及结构拓扑优化

为解决新能源车用永磁同步电机端盖振动引起电机噪声的问题,将电机端盖建立等效数字化物理三维模型,利用有限元分析软件对端盖模型进行振动模态分析。通过模态分析得到端盖的计算模态及模态振型并采用轻量化设计方法对电机端盖进行结构拓扑优化;通过对比端盖优化前后的计算模态及模态振型,证明优化后的端盖在保证端盖刚度的前提下,可以有效提高电机端盖的模态频率并减小端盖振幅,远离与电机发生共振的频率范围,对车用永磁同步电机的结构设计有重要的指导意义。     

基于Ansys的永磁同步电机转子振动分析

振动是电机的重要指标,对电机转子进行振动分析为其结构改进和性能优化提供理论依据。运用Ansys有限元分析软件对永磁同步电机转子进行模态分析,得到该电机转子振动系统的低阶固有频率和模态振型,分析了电机振动特性。通过电机转子模态试验,求得电机低阶固有频率,对比仿真与试验结果,验证有限元分析结果的可靠性。由结果分析可知,研究对象在额定转速下未产生共振,验证了其结构设计的合理性。研究内容对永磁同步电机的设计和优化有一定的指导意义。     

车用内置式永磁同步电机局部退磁分析

抗退磁能力是评价永磁电机性能优劣的重要因素之一,车用永磁同步电机受工作环境、功率密度等影响,永磁体易产生局部退磁。本文概述了永磁体的退磁机理,以一台存在局部退磁风险的8极48槽内置式永磁同步电机为例,分析了电机产生局部退磁时的转子磁场分布,提出在局部退磁区域增加辅助槽以增大该区域等效气隙来消除永磁体局部退磁风险的方法,分析了辅助槽尺寸对永磁体退磁情况及电机输出转矩的影响,通过选择合适的辅助槽尺寸消除了电机永磁体局部退磁的风险。     

基于EEMD-RobustICA的车用永磁同步电机噪声源识别

针对电动汽车驱动用永磁同步电机噪声源问题,采用集合经验模态分解(EEMD)结合鲁棒性独立成分分析(Robust-ICA)方法对电机噪声信号进行分解与分离,利用傅里叶变换与小波变换相结合的方法对各噪声源进行频域与时频域分析。结果表明,EEMD-RobustICA的方法可以有效地识别出该永磁同步电机的主要独立噪声源,各噪声源的贡献量大小依次为开关频率噪声、径向电磁力噪声和机械噪声。开关频率噪声是一种高频瞬态噪声,在时频域上呈现周期性变化。径向电磁力噪声与机械噪声均为稳态低频噪声。基于EEMD-RobustICA的噪声源识别方法可以为降低永磁同步电机的噪声提供理论依据。     

车用永磁同步电机的电磁噪声分析与抑制

电机模态的准确分析是实现电机低噪声驱动设计的重要环节。当电机模态频率与对应阶次径向电磁力波频率接近时,会产生共振。以一台6极36槽的70 kW商务车主驱动永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对比分析转子开辅助槽和针对一阶齿谐波的转子分段斜极方法对电磁力波的影响。采用转子开辅助槽和转子分段斜极的优化方法后,0阶12倍频径向电磁力波幅值可减小79%。建立电机三维有限元模态仿真模型,分析电机结构部件对模态的影响,结合常用车载驱动电机的安装固定方式对外壳进行约束,分析不同约束方式下电机的模态特性。结果表明,在峰值功率8 000 r/min的工况下,优化设计方案下的0阶12倍频的径向电磁力波幅值较大,但由于频率为4 800 Hz,远离电机模态的固有频率,因此不会发生共振,降低了电磁噪声。     

永磁直线同步电机的有限元分析

针对自行设计的分数槽永磁直线同步电机的特点，在建立有限元分析模型的基础上，采用电磁场有限元数值计算法对永磁直线同步电机的磁场进行分析，给出了永磁直线同步电机的电磁场分布，并计算了永磁直线同步电机的推力和法向力特性。     

永磁同步电机定子系统模态振型研究

针对永磁同步电机振动及噪声的问题,从电机定子系统的结构模态入手,通过仿真分析不同铁心模型及不同机壳厚度对定子系统的影响,分析定子各参数对电机振动及噪声的影响。通过试验验证了仿真求解的可靠性,得到各参数对定子系统振型影响的一般规律。     

基于Ansoft的永磁同步电机磁场分析

从铁心材料、定子槽形和绕组结构的选取等方面,介绍了某型4极24槽永磁同步电机的建模过程,并通过有限元分析,得到了其在空载条件下的磁力线和磁密云图,为永磁同步电机的优化奠定基础。     

新型复合永磁同步电机的设计与分析

提出了一种新颖的永磁同步电机，它将外转子式旋转永磁同步电机与盘式永磁同步电机结合起来，充分利用了电机内部的有效空间，提高了电机的电磁转矩与体积比。介绍了复合永磁同步电机的原理和样机设计，用有限元方法分析了这一结构形式电机的电磁场和电磁转矩。与相同外形尺寸下的外转子式旋转永磁同步电机进行了对比，分析了复合永磁同步电机的优缺点。样机的试验结果证明了电机设计的合理性。     

永磁同步电机永磁体形状分析与优化

本文通过对永磁体形状进行分析和优化使永磁同步电机产生正弦形反电动势.首先在理想条件下利用拉普拉斯方程对永磁同步电机的永磁体形状进行了推导,并提出了两种近似的永磁体形状来代替理想的正弦形永磁体,然后通过对两种永磁体气隙进行有限元分析,可以得出这两种永磁体产生的气隙磁密与标准的正弦形气隙磁密波形比较接近.最后通过对两种永磁体电机的反电动势进行谐波分析得出弧形永磁体较瓦片型永磁体产生的反电动势谐波成分少,更适合用于永磁同步电机.     

鼓风机用高速永磁同步电机设计

采用路算法对一种132kW/380V,额定转速18750r/min的高速永磁同步电机进行参数估计,利用RMxprt软件对设计参数进行优化,得出了满足设计要求的电机各部分尺寸和参数;利用限元分析软件Maxwell对电机进行建模仿真,分析了电机内磁场分布情况和电机的特性.     

永磁同步电机新转子结构的设计及有限元分析

针对永磁同步电机空载气隙磁密波形含有大量谐波的问题,设计了一种阻尼条非均匀分布的新转子结构。以一台15 kW异步起动永磁同步电机为例,利用有限元分析软件Ansys对新旧转子进行建模仿真,分别计算出空载气隙磁密分布和负载功角特性。对比结果表明,阻尼条非均匀排列转子结构可以显著的减小空载气隙磁密波形中的谐波含量,负载时电机的功率密度也得到了明显的提升。     

车用永磁同步电机的铁耗与瞬态温升分析

为了提高车用永磁同步电机的短时过载能力和功率密度,利用有限元方法进行了综合考虑电磁、热和控制策略的损耗和瞬态温升的非线性仿真分析.损耗分析指出了铁耗由于弱磁的原因在基速附近就达到了最大;峰值工况下的铜耗在整个速度范围内基本不变;连续工况下的铜耗最大值也同样因弱磁的需要而出现在最大工作转速.瞬态温升分析表明绕组端部温度最高而成为薄弱环节;短时工作时永磁体的温度比绕组低但连续或循环工作时两者温度相差不大;增加水流量对绕组温升的影响有限,特别是短时峰值工作的影响就更小,水冷电机加强散热能力的方法在于加强材料应用和工艺改进.     

永磁磁滞同步电机运行特性分析

对一种新型的永磁磁滞同步电机进行了实验测试和理论分析。考虑磁滞内涡效应和磁滞效应,对电机地全面的仿真。实验的测试数据与仿真结果相吻合,这说明仿真模型及作为其理论基础的数学模型的结构是正确的。结合实验和仿真的结果,就永磁体对电磁转矩、电流特性、转速特性的影响进行了深入分析．实验测试的数据以及仿真的结果表明,在稳态电流与同步牵入转矩方面的产滞电机相比永磁磁滞同步电机的性能有明显的改善,它是一种很有实用     

内嵌式永磁同步电机设计中改进型磁路分析

考虑定转子开槽、定子轭及转子轭的影响,提出了一种内嵌式永磁同步电机的磁路模型;推导了等效磁路的简化模型;详细推导了主磁路各段磁路磁密及磁动势的计算,给出了电磁计算程序;详细分析了漏磁路磁密及磁通的计算;分析了漏磁及静态工作点的精确计算,并给出了漏磁及静态工作点电磁计算程序,进而得到电机设计的合理性;利用有限元分析方法验证了该磁路模型的精确性。     

基于有限元法的车用永磁同步电机电磁噪声的评估

基于有限元法进行车用永磁电机的电磁噪声的研究,分析电机的动力学特性参数(振型、固有频率、阻尼)及电机空载和负载工况下关键工作点的电磁噪声,采用锤击法模态试验验证有限元模态分析的正确性。采用有限元法分析车用永磁电机关键工作点的电磁噪声,并通过模态试验获取电机的阻尼参数,提高电机电磁噪声分析的准确度。基于该方法可以在车用电机设计阶段预估车用永磁电机的电磁噪声特性,避免电机产生电磁共振,以振动噪声的抑制为目的进行车用永磁电机的噪声特性研究。