风机用外转子永磁无刷直流电动机的优化分析

外转子永磁无刷直流电动机是一种新型电机,降低电机齿槽转矩的方法很多停留在理论上。基于Maxwell软件,对分数槽绕组槽极选配、磁极偏移角度进行有限元分析,得到最小齿槽转矩的槽极选配和磁极偏移角,为齿槽转矩的降低提供一种可靠的方法。样机1与样机2试验结果对比,验证磁极偏移对电机性能改善是行之有效的。仿真结果和样机试验结果的各项性能结果误差在8%以内,验证了仿真模型和仿真分析的正确性。     

微型无刷直流电机气隙优化研究

根据无刷直流电机的FOC控制理论，可知电机相反电动势对转矩波动的影响机理。通过研究无刷直流电机气隙长度对相反电动势波形及齿槽力矩的影响，使用Ansys Maxwell模拟软件对电机相反电动势，齿槽力矩及转矩波动等进行模拟分析，通过对相反电动势波形的FFT分解，对相反电动势谐波进行优化，并结合样机的对比测试结果，提出微型、高转速电机的气隙优化的方案。     

深海推进用充油式无刷直流电机的设计

设计了一种深海推进用6 k W充油式永磁无刷直流电机。介绍了充油式永磁无刷直流电机的结构特点,研究了电机主要尺寸的计算方法,电磁负荷的选取,定转子的结构特点及设计方法,永磁体的设计方法。根据深海潜水器的技术要求用等效磁路法初步确定永磁无刷直流电机的基本参数,再使用Ansoft Maxwell 2D建立了电机的二维有限元分析模型,分析电机在空载与额定负载情况下的性能。最后,分析了电机的齿槽转矩,给出了降低齿槽转矩常用的几种方法。     

减少齿槽转矩的无刷直流电机优化设计

永磁无刷直流电机在各种伺服、驱动系统中应用日益广泛,然而其固有的齿槽转矩引起电机的振动和噪声,并影响到控制的精度。对于永磁无刷直流电机来说,影响齿槽转矩大小的有多种因素,本文对一台永磁无刷直流电机通过选择分数槽绕组,合适的槽极配合及优化极弧系数等方法进行优化设计,优化设计后,齿槽转矩的幅值为原方案的1%左右。结果表明,选择分数槽绕组,合理选取极弧系数和极槽配合,是抑制齿槽转矩比较有效、实用的方法。     

基于试验设计方法的无刷直流电机结构优化设计

齿槽转矩是永磁电机的固有现象,造成电机转矩脉动,影响电机的在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。本文利用响应面法对无刷直流电机的结构进行优化,抑制其齿槽转矩,从而提高控制系统性能。以一台4极6槽无刷直流电机作为研究对象,采用试验设计方法筛选电机各结构参数,得到电机齿槽转矩与主要结构参数之间的数学模型,计算出可使齿槽转矩最小的结构参数最优组合,并通过有限元方法验证计算结果的正确性。实验结果表明,优化后的无刷直流电机的齿槽转矩有效减少了90%,试验设计方法是可以迅速求得全局最优解的有效的电机优化方法。     

电动汽车用永磁同步电动机动态性能的改善

永磁同步电动机具有转矩波动小、控制精度高的特点,特别适合于电动汽车。齿槽转矩是转矩波动重要的组成部分。基于Maxwell有限元软件建立电机模型,采用不均匀气隙设计和转子铁心合理的挖孔措施来改善气隙磁场波形,消弱齿槽转矩和增大输出转矩,这样可以提高电机的响应速度的目的。最后,通过试制样机,对测试值与仿真值进行对比,论证了Maxwell仿真设计的正确性。     

Halbach永磁阵列无刷直流电机转矩的解析计算和分析

Halbach永磁阵列具有灵活配置电机气隙磁通密度、磁屏蔽的特点,将其用于无刷直流电机以增加电磁转矩、降低齿槽转矩。在保角变换求解电磁场基础上,给出无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的解析计算模型,通过有限元仿真对该模型的准确性进行证明;使用该模型分析每极两块(1P2p)、每极三块(1P3p)Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角对无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的影响,对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach永磁阵列的无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩随永磁体厚度的变化规律。分析结果表明,合理配置无刷直流电机Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角可提高电磁转矩、降低齿槽转矩,当永磁体厚度增加时,Halbach永磁阵列更有利于电磁转矩增加。     

永磁体不同削角的无刷直流电动机分析与试验

通过对削角永磁体进行分析与设计,使无刷直流电动机产生的谐波分量少,齿槽转矩小。首先利用解析法推导出削角永磁体与气隙磁密、齿槽转矩之间的关系,并利用Maxwell 2D有限元分析软件对永磁体不同削角进行对比与分析,找出最佳削角,并制作了样机。最后通过永磁体有削角与无削角电机的仿真结果与样机试验进行对比分析,验证了该方法的正确性,对改善无刷直流电动机性能具有实用价值。     

内嵌式不等气隙永磁无刷直流电机优化设计

<正>弦波驱动的永磁无刷直流电机对齿槽转矩和反电势谐波含量通常有较高的要求,可采用多种方式进行削弱。本文针对批量生产要求,定子采用直槽叠装工艺,转子采用"一"字型内嵌结构,通过采取不等气隙的设计,达到降低齿槽转矩和反电势谐波含量的目的,最大程度节约材料成本。描述了一款1500W,10极12槽内嵌式永磁无刷直流电机优化设计过程。通过对样机测试表明,电机的齿槽转矩和反电势谐波含量较低,达到设计要求。     

分段斜极EPS电机齿槽转矩的研究

文章介绍了目前电动助力转向永磁无刷直流电机降低齿槽转矩的方法,根据分段斜极电机齿槽转矩的计算公式,建立电机转子分段斜极等效2D有限元模型,代替3D模型。计算和分析电机的齿槽转矩,对比了转子分段斜极和直极电机的齿槽转矩,通过试验和仿真的对比,验证方法的可行性。并对电机分块定子结构进行FFT分析,得出电机齿槽转矩离散性大的主要因素。     

磁极偏移与转子凿孔开槽对永磁同步电机性能的影响

为降低永磁同步电机的齿槽转矩,采用磁极偏移的方式对电机进行优化分析。借助于Maxwell 2D有限元软件对磁极偏移进行参数化扫描分析,找出使齿槽转矩幅值最小的偏移角度。为了减小永磁电机的转动惯量,便于电机控制时提高动态响应能力,在转子上凿孔并开槽,研究了凿孔开槽后对电机空载气隙磁密、齿槽转矩和电磁转矩的影响。最后通过分析样机测试与有限元仿真结果,验证了该方法的有效性,为永磁同步电机转子结构优化设计提供了一定的工程参考价值。     

采用气隙不均匀改善永磁同步电机性能

为使内置式永磁同步电动机稳定运转,本文选用转子偏心致使气隙不均匀来改善磁场波形,将齿槽转矩幅值下降。同时铁心损耗降低和输出转矩提高,电机的性能得到提高。基于Maxwell 2D对不同最大气隙δmax、最小气隙δmin组合对应的偏心距H进行扫描分析,得到齿槽转矩最小的偏心距H。再对比分析气隙均匀和不均匀时气隙磁场波形、输出转矩和铁心损耗,仿真结果表明合理的气隙不均匀可以改善电机性能。最终试制一样机,获得样机试验结果与Maxwell仿真值比照,误差小于8%,验证了Maxwell设计电机的高精度。     

一种新型无轴承无刷直流电机电磁性能的有限元分析

将磁悬浮技术引入传统无刷直流电机中得到了二自由度无轴承无刷直流电机,从而实现了无刷直流电机的更高转速运行。针对所采用的新型绕组结构,深入分析了电机悬浮力的产生机理,并运用Ansoft/Maxwell软件对电机电磁性能进行了有限元分析,通过对仿真结果的研究,确定了磁饱和对电机悬浮力产生的影响及转矩绕组电流与悬浮绕组电流的最佳取值范围,并验证了所设计无轴承无刷直流电机的自解耦特性,从而证明该新型无轴承无刷直流电机设计方案的可行性,降低了其控制系统的设计难度。     

盘式无铁心永磁无刷直流电动机设计

轴向磁通电机呈扁平型,具有结构紧凑、轴向尺寸小、功率密度大等优点。对一种无铁心轴向磁通永磁无刷直流电机进行参数设计与电磁仿真。基于ANSYS Maxwell软件建立起电机有限元分析模型,分析了电机在静力场的气隙磁场分布规律以及电机各部件的受力与转矩输出情况,并在瞬态场分析了电机的空载特性和动态特性。有限元结果表明:盘式无铁心永磁无刷直流电机在空载运行时,反电势为24.5V,齿槽转矩趋于0N·m;在外接控制电路以额定负载启动,电机在20ms后,转矩可稳定于12.21N·m,转速稳定于600r/min,额定输出功率为800W,符合设计要求。     

小型电动车用外转子永磁同步电动机的设计与分析

本文基于电机几何相似定律设计一款小型电动车用外转子永磁同步电动机的主要尺寸,通过优化磁钢的极弧系数和在定子齿冠开槽的方法来降低电机的齿槽转矩。首先基于Maxwell 2D建立该款电机有限元模型,对极弧系数进行扫描分析,得到最佳极弧系数,同时在定子齿冠上开槽,仿真结果表明,优化后该电机的齿槽转矩得到明显削弱。最后,试制样机并进行测试,仿真值和样机测试值对比可得,各项性能误差均在8%以内,验证了该设计方法的合理性。本文为设计小型电动车用外转子永磁同步电动机提供一种可靠方法,在工程实践上具有较高参考价值。     

整数槽永磁同步电动机磁极偏移的分析与试验

通过对整数槽永磁同步电动机分析与设计,消除使电机产生振动和噪声的电磁力波,减小电机的齿槽转矩。首先对整数槽和分数槽电机的力波含量进行分析,再推导出磁极偏移与齿槽转矩之间的关系,并利用Maxwell 2D有限元分析软件对磁极偏移不同角度进行对比与分析,找出最佳偏移角度,并制作了样机。最后通过永磁体偏移和不偏移的仿真结果与样机试验结果进行对比分析,验证了该方法的正确性,对改善永磁同步电动机的振动和噪声的改善具有实用价值。     

一种确定永磁同步电动机最佳磁极偏移角度的方法

为了使表贴式永磁同步电动机稳定运行,采用磁极偏移的方法对电动机齿槽转矩进行削弱。利用ANSYS Maxwell 2D的参数变量化设计优化方法,确定最佳偏移角度,使齿槽转矩降低至最优值。为永磁同步电动机齿槽转矩的削弱提供了一种可靠准确的方法。样机试验证明,所述方法能有效减小电机齿槽转矩。该文提出的方法具有理论与工程实践意义。     

基于FCM8531控制的无刷直流电动机分析与试验

为降低中小型无刷直流电动机的振动和噪声,设计了一种正弦波驱动的最佳磁极偏移角度的无刷直流电动机。采用FCM8531双核控制器和FSBS10CH60驱动器构建正弦波控制系统,以及实现各种硬件保护功能;再结合ANSYS有限元分析软件对无刷直流电动机进行分析,计算出最佳的磁极偏移角度,来降低电机齿槽转矩,并进行了样机实验。实验证明,电机的振动和噪声得到抑制,起动性能改善,效率明显提高。该方法可有效改善电机性能,对电机控制及本体设计有一定的应用价值。     

优化磁极形状和极弧系数的分数槽无刷直流电机齿槽转矩削弱方法

永磁电机的永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机的振动和噪声。针对一台9槽10极无刷直流电机展开分析,通过能量法和傅里叶分解法得到其齿槽转矩的表达式,并采用有限元分析方法分析了两种常用磁极形状对该电机齿槽转矩的影响。此外,通过分析极弧系数对电机齿槽转矩的影响,得出分数槽永磁电机齿槽转矩随极弧系数的变化规律。在此基础上,提出了一种电机最小齿槽转矩极弧系数确定方法,并分析改变极弧系数对电机其它参数的影响,从而验证了所提方法的有效性。     

注塑机用永磁同步电动机的设计与分析

为改善注塑机用永磁同步电动机的气隙磁密波形,降低振动和噪声,提出一种新的转子结构。设计了一台8极36槽永磁同步电动机,在转子铁心上适当打孔和开槽,借助电磁场有限元分析软件ANSYS Maxwell,建立电机模型,并对电机空载气隙磁场、齿槽转矩、电磁转矩及径向电磁力波进行了分析与计算,仿真结果表明,采用该转子结构可减少电机转矩脉动和气隙磁场谐波。样机试验结果验证了该电机设计的合理性。