宽转子无轴承开关磁阻电机的转子极形优化

为了解决宽转子无轴承开关磁阻电机由于开关型供电方式以及双凸极铁心结构在运行过程中容易导致转矩脉动很大的问题,本文对其转子极结构进行改进,提出在转子极两侧开槽的优化设计方案。旨在通过增大开槽处的气隙磁阻,提高用于产生转矩的切向分量的气隙磁密,从而降低转矩脉动。对所开槽进行参数化处理,使用控制变量法分析各开槽参数对转矩性能的影响,以性能指标最优为目标确定开槽参数。利用场路耦合的方法将电机有限元分析模型和直接瞬时转矩控制电路模型结合起来,实现电机系统的动态运行。仿真结果表明转子极开槽后能够有效降低宽转子无轴承开关磁阻电机的转矩脉动,提升平均转矩,并且对径向悬浮力的影响很小。     

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。     

基于转子齿两侧开槽的开关磁阻电机振动抑制方法研究

振动的抑制是近年来开关磁阻电机研究的热门领域。该文提出一种在转子齿两侧开槽的方法,通过改变转子齿形来改变转子表面气隙磁密的方向,可以减小气隙中的径向磁密,同时增大切向磁密,达到抑制电磁振动的目的。利用二维瞬态有限元法,验证了转子齿两侧开槽对径向力波的削弱和转矩脉动的抑制效果,研究了开槽尺寸变化对仿真结果的影响规律,并对5.5k W、1000r/min、12/8极开关磁阻电机的开槽参数进行了优化,进行了样机的试制和试验。试验结果表明:该方法对开关磁阻电机的电磁振动有较好的抑制效果,但对电机的运行效率有一定影响。     

开关磁阻电动机结构参数优化设计研究

开关磁阻电动机的转矩脉动是影响电机性能的一个重要因素。以三相12/8开关磁阻电动机为例建立电机仿真模型,以减小电机转矩脉动为目的,修改相应的电机本体结构参数,提出一种在电机定子和转子齿上开槽的方法来改变电机内部的磁力线路径,以减小定转子之间的径向磁密,实现减小转矩脉动的目的。通过数值仿真验证了该方法对减小开关磁阻电动机的噪声具有较为明显的效果。     

新型轴向磁通转子错角斜极SRM研究

由于开关磁阻电机定转子呈双凸极结构以及其磁场具有饱和性和强非线性,使该电机在运行时会产生较大的转矩脉动和噪声。本文针对开关磁阻电机转矩脉动较大的特点,提出了一种新型电机结构——轴向磁通转子错角斜极电机,并对该电机进行了有限元仿真,详细分析该电机结构的电感、转矩脉动、损耗等特性并将改进的电机结构与传统开关磁阻电机进行了对比。仿真结果表明,结构改进后的电机改善了传统磁阻电机的性能,增大了平均转矩,减小了转矩脉动,提高了电机效率。     

减小开关磁阻电机转矩脉动、噪声和振动方法研究综述

开关磁阻电机的主要缺点是运行时有转矩脉动,噪声和振动比较大;性能改善一般从电机本体结构优化和控制优化两个方面进行.主要从电机结构尺寸和参数优化设计方面,阐述近年各种减小开关磁阻电机转矩脉动和噪声及降低振动的方法.     

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.     

一种永磁开关磁阻电机的研究与有限元分析

针对开关磁阻电机转矩脉动大的问题,提出了一种在转子上加入稀土永磁体的新型电机结构,并分析了电机的运行原理。采用Ansys软件仿真分析了永磁开关磁阻电机和开关磁阻电机的转矩性能及永磁体位置对转矩的影响。仿真结果表明,转子加入永磁体且永磁体位置靠近转子极弧的电机转矩更大、转矩脉动更小。     

两种转子结构无轴承开关磁阻电机的转矩脉动研究

由于磁阻性的转矩和开关电源的供电方式,较大转矩脉动成为开关磁阻电机较为突出的缺点,这也成为阻碍开关磁阻电机推广应用的一大障碍,无轴承开关磁阻电机作为一种特殊的开关磁阻电机同样存在转矩脉动大的问题。文章从电机转子结构的角度出发,研究了传统转子结构和宽转子结构的无轴承开关磁阻电机转矩脉动,为衡量转矩脉动,定义了转矩脉动系数,并在平均转矩相同的情况下,对转矩脉动系数作出定量分析;仿真结果证实了分析的正确性。     

磁通切换型永磁电机转矩脉动抑制

磁通切换型永磁电机（简称磁通切换电机）是定子励磁型电机的一种,由于它在定子和转子上都开槽,因此,加载运行时尤其在低速时具有较大的转矩脉动和振动噪声。在这类电机中,由于交直轴电感几乎相等,因此其磁阻转矩平均值几乎为零,但是,会引起一定的转矩脉动。该文运用冻结磁导率方法,研究了磁通切换电机的磁阻转矩及其引起的转矩脉动产生机理;同时,该文也研究了磁阻转矩随电枢电流和定子绕组结构的变化规律。研究结果显示:在采用id=0控制时,磁阻转矩对输出转矩没有贡献,其平均值几乎为零,只会导致转矩脉动。此外,该文也分析了定、转子分别削角对磁阻转矩的影响规律。研究结果显示,采用转子直角削角和定子圆角削角相结合的方式可以使转矩脉动由25.3%降低到5.3%。     

互感耦合SRM结构与性能的优化计算

针对如何从改进SRM转子结构及其定、转子参数优化角度提高电机转矩输出能力并减小其转矩脉动的问题,提出了利用改进禁忌搜索算法的优化方法对分块转子互感耦合开关磁阻电机进行定、转子结构的优化设计。以6/4极三相SRM为研究对象,建立了分块转子互感耦合开关磁阻电机的有限元仿真模型,分析了定、转子结构参数对电机输出转矩的影响,比较了常规转子SRM和分块转子互感耦合开关磁阻电机的转矩性能,并利用改进禁忌搜索算法对分块转子互感耦合开关磁阻电机定、转子结构参数进行了系统优化,提高了电机的运行性能,缩短了优化计算的时间。     

真空泵用开关磁阻电机转矩脉动抑制分析*

开关磁阻电机在驱动真空泵的过程中存在转矩脉动大影响运行稳定性的问题。为了改善这个问题,首先用Maxwell张量法对转矩脉动进行了理论分析。在此基础上,采用在转子齿两侧开梯形槽的方案,并研究了梯形槽齿顶高度、槽宽、槽深和开槽角度对开关磁阻电机转矩脉动的影响。通过有限元仿真获得算例电机的择优设计方案,在该方案下开关磁阻电机的平均转矩增大了14.8％,转矩脉动系数降低了20.3％。     

开关角对斜槽转子SRM稳态转矩的多目标优化

开关磁阻电机转子斜槽结构可有效减小电磁径向力,但会导致转矩特性变化。针对该问题,给出了线性模型下斜槽转子开关磁阻电机稳态转矩的解析方法,然后建立了四相8/6极开关磁阻电机模型,采用三维有限元仿真方法,计及端部漏磁,以电流开通角、关断角和转子斜槽角度为优化参数,以平均转矩变化量最小和转矩脉动最小为优化目标,基于正交试验法设计试验方案,通过极差和方差分析确定了相应参数的优组合,并将优化前后的转矩特性进行了比较,结果表明:小的斜槽角度对转矩特性的影响并不大,优化后电机的平均转矩相比优化前只变化了16.01%,但其转矩脉动下降了23.63%。     

抑制开关磁阻电机振动的结构设计研究

开关磁阻电机(SRM)应用于众多领域,但是本身的结构使其比其他传统电机有更大的振动和噪声,因此抑制SRM振动仍是研究的热门领域。为了抑制电机的振动,设计了一种新型的电机结构,即在转子两侧开孔,并在此基础上对定子齿顶开槽。以一台7.5 kW、1 500 r/min、12/8极SRM为例,通过有限元分析仿真,对新型电机结构进行参数化计算,并得到最优结构。在保证平均转矩基本保持不变的情况下,减小了转矩脉动以及径向力。与原始电机相比,转矩脉动系数下降了16.01%,径向力峰值下降了19.96%。因此,证明了该方法对SRM振动抑制有较好的效果,对后续SRM设计及控制具有一定的借鉴意义。     

开关磁阻电机新型转子齿形对转矩脉动抑制的仿真研究

为了解决开关磁阻电机转矩脉动大的问题,采用麦克斯韦张量法和三维有限元分析法进行理论分析。从优化转子齿形的角度出发,采用了转子带极靴(T形)的新型转子齿形,通过减少径向力波积分面积来实现抑制转矩脉动的目的。利用麦克斯韦张量法比较了4种转子齿形的径向力波和切向力波,并通过实验证明了三维有限元分析法计算电机磁链-电流特性的正确性,在此基础上研究了T形转子齿的结构参数变化对转矩脉动的影响。证明了T形转子齿能够减少径向力波、增加切向力波,有效减少了转矩脉动。     

基于克里金插值技术的开关磁阻电机极面优化设计

为了减小一台3相6/4极开关磁阻电机的转矩脉动,研究了一种改变定子极面和附加转子极靴的设计方案,提出了一种基于克里金插值技术与遗传算法相结合的优化算法,即利用均匀采样得到的采样点构造克里金插值曲面,再用遗传算法进行寻优。根据不同变异函数对克里金插值准确性的影响,采用遗传算法对球状变异函数模型进行了参数估计,同时为了提高优化算法的运行速率,提出了设计空间局部逐步细化克里金插值曲面的自适应加密优化策略。通过解析算例验证了所提出算法的有效性,并实现了开关磁阻电机减小转矩脉动的优化设计。     

SRM转矩脉动抑制的控制策略分析

开关磁阻电机运行中转矩脉动比较明显,由此引起的电机噪声及转矩波动制约了其在高性能控制领域的应用.优化电机的结构设计及采用合适的控制技术是抑制开关磁阻电机转矩脉动的2种主要方法.在对开关磁阻电机转矩脉动产生机理分析的基础上,从控制的角度综述了开关磁阻电机转矩脉动抑制的若干解决方案的要点,分析了各种控制方法的优缺点,从而对...     

基于转矩脉动和径向力的定子极形优化

由于开关磁阻电机有较大的振动和噪声,导致其在很多领域的应用受到限制。为了抑制振动,本文分析了电机振动产生的原理,分别从减小转矩脉动和径向力两方面出发,对原始模型进行了结构优化。首先,考虑到边缘磁通效应的影响,本文在定子齿顶部增添单侧极靴并进行磁导分析,通过调节气隙磁导以减小转矩脉动;在此基础上,依据麦克斯韦应力张量法,在定子齿弧面开设矩形槽,通过改善气隙磁密分布以降低径向力波峰值。有限元分析表明,该结构相对于原始模型,在平均转矩略微减小的情况下,实现了径向力波峰值和转矩脉动的降低。结合样机振动测试,进一步验证了该方案在减小振动上的合理性和可信度。     

基于转子极弧偏心抑制开关磁阻电动机转矩脉动

准确计算开关磁阻电动机电磁场是设计、分析开关磁阻电机的关键。基于转子极弧一部分偏心,研究一种新型转子极面,前一部分转子极面沿着电机旋转方向气隙逐渐减小,后一部分气隙保持均匀不变。利用有限元法,对一台12/8极开关磁阻电动机建模,计算最佳转子极弧偏心距和非偏心极弧比。仿真结果表明,基于转子极弧偏心得到的转子极面结构,不仅可以有效地减小开关磁阻电动机的转矩脉动,而且能增加电机的平均转矩。     

定子齿顶开槽减小开关磁阻电机振动和噪声分析

开关磁阻电机的双凸极结构引起较大振动噪声,限制了它在许多领域的应用。根据虚位移理论分析了径向力减小的原理。在定子齿顶开矩形槽,沿径向方向的磁通密度部分改变为切向方向,减小了径向力,从而减小振动噪声。通过优化槽口的宽度和高度,得出最佳开槽尺寸。对传统定子和开槽定子多物理场分析,得到两种结构的固有频率、振动响应频率以及声压频谱。仿真表明,该方法有效减小了开关磁阻电机的径向力,改善了开关磁阻电机的振动和噪声。