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。     

基于田口法的双余度永磁同步电机优化设计

双余度永磁同步电机有两个余度单元,具有容错率高、体积小、功率密度大等特点,在航空航天、国防、机器人等领域得到广泛应用。针对双余度电机的多目标优化设计问题,基于其典型工作模式,提出二次田口法迭代的多目标优化设计方法。首先,依据双余度度永磁同步电机的应用需求,确定优化目标参数;在初始设计参数基础上,筛选出对目标优化参数影响大的尺寸参数作为优化因子。其次,首次应用田口法筛选出双余度模式下的准最优参数;进而在单余度模式下再次应用田口法对准最优参数进行二次优化;综合两次优化结果确定最终优化参数。最后,通过有限元仿真分析对优化前后的目标参数变化进行验证分析,证明了所提出方法的有效性,也拓宽了对于该类电机的多目标优化设计思路。     

基于矩形导线的永磁同步电机绕组优化设计

为实现电机绕组设计优化,基于交流损耗的产生机理探究了矩形导线几何参数对损耗与温升的影响;基于理论分析与有限元仿真结果,对比了不同绕组设计方案在产热、传热及温升方面的表现,从而获取了满足设计要求的绕组参数指标;在综合考虑制造成本的情况下,选定了定子优化设计方案。使用局部模型对多种绕组配置的损耗与温升进行了测试,验证结果显示,该绕组优化设计方案,在保证车载电机在整个运行空间内热安全前提下,显著提高了电机能量密度。     

基于混合Taguchi遗传算法的永磁同步电机优化设计

论文将混合Taguchi遗传算法(HTGA)引入到永磁电机的优化设计当中。HTGA具有Taguchi的局部寻优能力,又具有传统遗传算法(GA)的全局寻优能力,所以能更快速、更精确地寻找到问题的较优解或最优解,节省大量的计算时间,缩短研发周期。应用Taguchi方法来产生传统GA的子代个体,使更强壮的后代个体的参数特性得到遗传。本文建立了永磁电机的数学模型,将优化算法与永磁电机的基本电磁设计程序相结合,并将该优化设计程序应用于永磁电机的电磁设计中,得到了较好的优化效果。     

永磁同步电机抗扰控制技术优化设计

在某些自动化设备中,对永磁同步电机常具有较高的稳定性要求和抗扰要求,故针对永磁同步电机位置伺服系统设计了一种高性能抗扰控制策略,采用等价输入干扰(EID)估计器来估计和补偿系统所受干扰,采用backstepping方法保证系统稳定性,并在此基础上引入电流前馈提升系统在负载突变时的响应速度,对系统的抗扰性能进行优化。仿真结果表明,所设计的抗扰控制策略可以使系统在干扰作用下保持较高精度的阶跃响应和信号跟踪能力,具有良好的稳定性和抗扰特性,对永磁同步电机抗扰控制技术优化有一定的可行性和参考价值。     

无轴承永磁同步电机参数优化设计

无轴承永磁同步电机径向悬浮力与永磁体厚度和气隙长度有关,研究径向悬浮力与这些参数之间的关系对电机优化设计具有重要意义。该文在介绍径向悬浮力产生机理的基础上,针对转矩绕组极对数PM=1,悬浮力绕组极对数PB=2的样机,从理论上分析了径向悬浮力与永磁体厚度和气隙长度之间的关系,并采用有限元方法(FEM)对此关系进行了验证。研究结果对于电机的优化设计具有参考价值。     

部分分段Halbach永磁同步电机优化设计

针对高功率密度的永磁同步电机齿槽转矩及永磁体涡流损耗大的问题,设计一种部分分段Halbach结构的表贴式永磁同步电机,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用单侧部分分段,边界磁极与主磁极不等厚且不等宽.采用精确子域模型法,将求解域划分为永磁体、气隙、槽身和槽口四个区域,在二维极坐标下计算电机空载气隙...     

表面-内置式永磁同步电机优化设计

针对表面-内置式永磁同步电机因齿槽转矩存在的转矩波动大、噪声和振动等缺点,提出一种通过改变定子槽型的优化齿槽转矩、转矩波动和空载反电势波形的方案。采用有限元法建立表面-内置式永磁同步电机仿真模型,分析了改变定子槽型对电机齿槽转矩、转矩波动和空载反电势的影响。对比分析有限元计算结果,该方案可削弱齿槽转矩、减小转矩波动和优化空载反电势波形。     

内置式永磁同步电机齿槽转矩优化设计

为降低内置式永磁同步电机齿槽转矩,提出一种新的转子开槽设计方法。首先给出了齿槽转矩解析式,从解析式上分析了转子开槽降低齿槽转矩的有效性。然后,以12槽10极内置式永磁同步电机为例,结合有限元软件对转子开槽半径与角度进行了扫描仿真,给出了最优齿槽转矩下对应的开槽半径和角度。最后,分析了转子开槽对电机运行性能的影响。结果表明,合理的对转子开槽设计可大幅降低电机齿槽转矩,同时保证其它性能参数在较优范围内。     

基于VS2010的永磁同步电机优化设计与分析

为解决永磁同步电机设计中磁路计算复杂、查表工作繁琐以及优化设计过程中迭代处理耗时的问题,基于Microsoft Visual Studio 2010开发工具,将改进型自适应遗传算法用于电机优化设计中,利用C++语言将电机电磁计算程序与优化算法相结合,设计出具有友好界面的永磁电机优化设计软件,快速准确地找到电机设计的最优解,缩短了开发周期,大大提高了电机优化设计的效率;通过有限元软件Ansoft对优化前后的电机设计方案进行静态和瞬态的仿真分析,仿真结果表明了该电机优化设计软件的有效性和实用性。     

基于复合算法的内置式永磁同步电机的优化设计

内置式永磁同步电机具有输出转矩大,过载能力强,功率密度高等优点,广泛的应用于电动汽车驱动领域。由于内置式永磁同步电机存在齿槽转矩和磁阻转矩,会造成转矩脉动较大,对电机造成不良影响。选择以48槽,8极内置式永磁同步电机为例,首先选择转子的关键结构参数作为优化参数,并以增大平均转矩,降低转矩脉动,减小齿槽转矩作为优化目标。通过田口算法从众多的结构参数中合理选出对优化目标影响较大的优化参数,再采用响应面拟合优化目标曲线,最后采用遗传算法对其优化,使用有限元仿真软件验证其有效性,实现电机的多目标优化。     

基于FOC的永磁同步电机速度控制器参数优化设计

该文在研究永磁同步电机的数学模型基础上,应用磁场定向（FOC）控制技术,建立了永磁同步电机速度、电流双闭环解耦控制系统模型。针对电机速度环控制器的PI抗饱和参数整定难的问题,采用单纯形法优化速度控制器的参数,并进行了计算机仿真和实验,结果表明优化后的控制系统降低了系统的超调量,缩短了系统的稳定时间,具有良好的工程应用前...     

基于混合遗传算法的内置式永磁同步电机的优化设计

分别应用田口法、遗传算法(GA)和混合遗传算法(HGA)对电动汽车用内置式永磁同步电机(IPMSM)转子结构相关参数进行优化设计,使电机的转矩、转矩脉动、铁耗及效率等性能最优。经过以上三种优化方法的优化,除了转矩、转矩脉动、铁耗及效率等性能均得到有效提升外,IPMSM的弱磁扩速能力也大大增强,由田口法和GA结合而成的HGA优化效果最佳。此外,GA和HGA优化方案的永磁体用量减少,可节约电机制造成本。     

Halbach阵列永磁直线同步电机推力优化设计

永磁直线同步电机(PMLSM)的结构参数对电机的力能指标影响很大,为提高PMLSM单位体积推力,需要对PMLSM的参数进行优化.利用Ansoft软件下的参数化功能,在保持极距不变的条件下,对Halbach阵列中切向充磁永磁体宽度进行优化,并且进行优化前后的PMLSM磁场和推力比较.结果表明:通过优化,PMLSM单位体积推力有了较大提高,并且优化时间短,优化方法简单,具有实用性.     

高速永磁同步电机电气性能的优化设计

为了提高现有高速永磁同步电机的空载反电动势,改善电机的电气性能.首先,分析了永磁同步电机空载反电动势与隔磁桥、永磁体厚度间的数学关系.其次,利用有限元仿真软件对隔磁桥尺寸及永磁体厚度进行了优化,得到了两者的最优解.最后,校验了优化后电机的机械强度.样机电气性能的优化为高速永磁同步电机系列化设计提供了有力参考.     

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。     

永磁同步电机旋转变压器解码算法优化设计

针对旋转变压器解码电路误差对永磁同步电机(PMSM)转子位置检测精度的影响,深入分析了解码电路工作原理,基于角度/速度观测器,设计了一种高精度快响应的旋转变压器信号估算方法。电路采用低电压运放MCA33202对旋变输出正弦和余弦信号进行解码,基于解码后的估算角度构建了单位反馈闭环系统,优化了解码电路关键器件参数,提高了PMSM转子位置检测精度。通过1台2.5 kW高速PMSM验证了该算法的有效性和可行性。     

基于MVO的表贴式Halbach永磁同步电机优化设计

本文提出了一种采用Halbach充磁的新型不均匀表贴式转子结构的永磁同步电动机。在转子永磁体材料用量相同的前提下,该电机所采用的不均匀不等厚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。为了得到转子永磁体形状的设计参数,建立了该电机的数学模型,以气隙磁密基波含量、谐波畸变率和永磁体用量为目标函数来进行电机的优化设计。为了寻找目标函数的最值,首次采用Multi-Verse Optimizer(MVO)优化算法进行寻优,提高了寻优速度和准确性。非均匀Halbach阵列结构电机与传统均匀分布Halbach充磁电机进行了仿真性能对比,结果表明,非均匀Halbach阵列结构电机可以进一步改善气隙磁密波形,提高电机性能。     

永磁同步电机控制系统控制器参数的优化设计

在研究永磁同步电机(PMSM)的数学模型基础上,应用矢量控制技术,建立了PMSM速度、电流双闭环解耦控制系统模型,使得电机动态特性的分析变得简单.针对电机速度环控制器的PI抗饱和参数整定难的问题,采用单纯形法优化速度控制器的参数,以得到最优的控制效果.对所研究的方法分别进行了计算机仿真和试验,结果表明优化后的控制系统降低了系统的超调量,缩短了系统的稳定时间,具有良好的工程应用意义.     

基于改进迭代田口法的双余度永磁同步电机优化设计

针对双余度永磁同步电机（DRPMSM）的多目标优化设计问题,该文采用Pearson相关系数分析法,在参数敏感度分析的基础上,提出一种改进迭代田口法的多目标优化设计方法。该方法利用单余度模式下的田口法优化设计结果作为双余度模式下优化因子水平取值的依据,对优化因子的水平取值进行了优化选择。既考虑了各工作模式下的优化设计,又解决了不同水平值之间无法寻优的问题。以800 W双余度永磁同步电机为例,利用有限元仿真,对比分析了优化前后的效率、转矩等关键性能参数,验证了所提优化方法的有效性。最后,制作了实验样机,实验测试结果与优化设计结果有较高的吻合度,证明该文所提出方法可有效解决多余度电机的多目标优化设计问题,拓宽了对于该类电机的优化设计思路。