宽弱磁永磁同步电动机的研究综述

提高永磁同步电机的弱磁扩速能力,主要从控制策略和电机本体结构设计两方面着手。本文基于永磁同步电机的弱磁原理,分析了现行控制策略方式进行弱磁的不足之处,并从改进电机本体结构方面,即设计特殊的定、转子结构或者增加相应的磁场调节装置等,综述了七种国内外具备宽弱磁调速的永磁同步电机结构,为永磁同步电机特殊场合弱磁应用提供了思路。     

新型定子结构永磁同步电机弱磁调速性能分析

提出了一种用于弱磁升速运行的新定子结构永磁同步电机,这种电机每个定子槽内设置一对分流齿,它能减少磁路磁阻,增加有限的电枢磁动势产生的电枢磁通,束缚在分流齿中大部分电枢磁通,将抵消永磁励磁磁通与定子绕组匝链,控制定子绕组磁链,实现弱磁升速。建立了新结构电机的等效磁路,说明分流齿弱磁工作原理,并解释分流齿束缚电枢磁通并不削弱电机转矩输出的机理。对新定子结构电机进行了有限元分析,在此基础上研制了一台样机并进行了实验研究,实验结果和计算结果相吻合,验证了新定子结构永磁同步电机的弱磁性能。     

漏磁式机械调磁外转子永磁同步电机损耗分析

提出一种基于离心运动的新型漏磁式机械调磁外转子永磁同步电机,利用ANSYS Maxwell软件,对电机的调磁效果进行有限元分析,获得了电机在不同弱磁程度下的参数,并对电机损耗进行分析。结果表明,借助漏磁式机械调磁装置,能有效地调节外转子永磁同步电机的气隙磁场,弱磁效果较好;在弱磁工作状态下,电机的损耗有所降低,从而可提高电机的平均效率。     

永磁起动/发电机在弱磁条件下磁场与涡流损耗分析

涡流损耗是导致永磁同步电机热退磁的主要原因,同时电动汽车应用场合常处于弱磁状态,对比不同转子结构的永磁同步电机在弱磁状态时的涡流损耗具有研究意义。本文选取内置式V型和双V型两种转子结构的35 kW的永磁同步电机为研究对象,在永磁体用量与分块相同的前提下,建立二维有限元模型,分析不同弱磁条件下的两种转子永磁同步电机磁场变化规律与永磁体涡流损耗之间的关系。结果表明,在相同弱磁条件下,双V型转子结构的电机凸极率大28%,弱磁性能好,永磁体磁体涡流损耗小40%。最后,制作V型转子集成起动/发电机样机,并采用空载反电势压降法进行实验,实验结果与仿真结果趋势相同,验证了仿真分析的有效性。     

转子结构参数对新型反凸极永磁同步电机性能影响的研究

永磁同步电机性能优良,但无法调节永磁体励磁,导致调速范围小。利用磁桥增大d轴电感以及利用W型永磁体减小q轴电感,提出一种新型的反凸极永磁同步电机（NSPMSM）转子结构。通过理论分析NSPMSM的转矩和弱磁调速的特点,利用有限元方法验证该电机具有反凸极性。研究转子结构参数对NSPMSM电磁转矩和调速性能的影响。有限元弱磁仿真分析结果与理论分析结果相符合,验证了其提高弱磁调速范围的有效性。     

轴向磁场永磁同步电机弱磁方法综述

介绍了轴向磁场永磁同步电机的结构分类,指出弱磁能力差是各类轴向磁场永磁同步电机的共性问题,总结了针对轴向磁场永磁同步电机的弱磁方法在国内外的研究现状,分类介绍了各方法的弱磁原理与弱磁效果,对弱磁方案的选取与应用提供了参考,也为新弱磁方法的研究提供了借鉴。     

纯电动汽车用内置式永磁同步电机弱磁控制策略综述

针对纯电动汽车对内置式永磁同步电机（IPMSM）要求有较宽的调速区间,结合内置式永磁同步电机的结构特点,并在内置式永磁同步电机的数学模型基础上,介绍了其弱磁扩速原理。综述了永磁同步电机（PMSM）弱磁控制策略的研究和发展现状,根据每个弱磁控制策略的特点进行分类和归纳,并进行分析。最后对纯电动汽车用永磁同步电机的弱磁控制算法进行展望。     

表面-内嵌式电机永磁体设计及特性分析

针对表面式永磁电机具有弱磁调速范围小,功率密度低;内嵌式永磁电机存在转矩脉动大,漏磁凸出缺陷,本文提出一种新型表面-内嵌永磁转子同步电机新结构.在满足永磁同步电机的性能达到最优的条件下,建立电机的有限元模型,分析了改变永磁体的极弧系数和磁化方向的等方式对电机转矩波动、效率、功率因数等性能的影响,比较分析得出比较合理永磁体情况下的新型混合式永磁同步电机模型.     

永磁同步电动机的弱磁扩速分析

介绍永磁同步电机的弱磁扩速原理以及弱磁扩速难的原因，评述国际上永磁同步电机弱磁扩速的方法和研究成果。指出将优化的控制方法和复合永磁转子结构相结合的对策是彻底解决弱磁扩速的最佳选择．并针对这种新型结构提出了尚需攻克的难点。     

增程式电动车用永磁同步电机弱磁控制仿真研究

考虑到增程式电动车(EREV)电驱动系统的特点和特殊要求,在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了永磁同步电机的弱磁控制原理及其控制策略。在基速以下,采用最大转矩/电流控制(MTPA),使电机运行于恒转矩区,以获得最大电磁转矩;当转速增至基速后,则采用弱磁控制策略,以拓宽电机的调速范围,实现高速恒功率运行。在Matlab/Simulink中,基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术对永磁同步电机弱磁控制系统进行了建模仿真,验证了该弱磁控制算法正确性。     

响应曲面法优化深槽面贴式永磁同步电机

研究采用深槽结构对面贴式永磁同步电机的弱磁调速性能的影响。首先建立深槽面贴式永磁同步电机磁路模型。然后对该电机进行方案优选,通过有限元方法计算,分析深槽面贴式永磁同步电机的弱磁扩速情况。最后通过响应曲面法将满载效率及弱磁扩速倍数作为优化目标进行深槽面贴式永磁同步电机的优化,获得最佳方案。有限元分析结果验证该方法的有效性。     

基于有限元法的永磁同步电机弱磁特性分析

永磁同步电机具有高转速、高功率密度以及较高的运行可靠性等优点,已经逐渐被广泛应用在各行各业当中。永磁同步电机的弱磁扩速能力作为一项重要的性能指标,也越来越受到人们的关注。传统的永磁同步电机弱磁特性的计算方法主要是基于建立复杂的控制系统仿真得到的,而采用相关的有限元法分析永磁同步电机弱磁特性的方法并不多。本文首先采用有限元静态磁场法计算得到考虑磁路饱和及交叉耦合的d、q轴电感,然后根据电机的不同运行方式,结合有限元分析软件Ansys,提出了一种简单、有效的永磁同步电机的弱磁特性分析方法,并以一台具体的内置式永磁同步电机为例,对永磁同步电机的弱磁特性进行了详细的分析。     

车用永磁同步电机拓扑结构比较研究

电动汽车以其低噪声、清洁环保、高能量转换效率等优点逐渐成为汽车工业发展的重要方向。为满足汽车低速启动、高速超车及舒适性等要求,车用驱动电机需要具有低速大转矩、宽调速范围及低转矩脉动等特点。为了达到上述性能,首先简要介绍了永磁同步电机弱磁调速、启动转矩等原理,然后设计和仿真了3种不同转子结构的永磁同步电机,对其额定转矩、高速弱磁、转矩脉动等性能进行比较研究。最后,总结了不同转子拓扑的永磁同步电机各自的性能特点,为各种工况选择结构适合的电机提供了参考。     

车用永磁同步电机弱磁控制策略分析

永磁同步电动机作为一种新型电动机,在各行各业以及日常生活中的应用越来越广泛。本文在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了基于转子磁场定向的矢量控制方法,进一步对永磁同步电机的弱磁控制进行研究,采用不同的弱磁控制方法对表贴式和内置式永磁电机进行了分析。     

电动汽车用永磁同步电机弱磁控制策略综述

结合电动汽车应用,分析了适合弱磁运行的永磁同步电机的结构特点,并在永磁同步电机的数学模型基础上,介绍了应用于矢量控制技术中不同的弱磁控制方法。受车载电源电压的限制,在转折速度以上,电机转速的提升必须依靠弱磁控制。为实现电机的最优使用,通常将弱磁区分为弱磁I区和弱磁II区,提出了多种基于电机模型和鲁棒控制的方法。综合近年来有关弱磁控制研究的发展现状,分类整理了弱磁I区和弱磁II区的弱磁控制方法,指出了各种方法的优缺点。最后,对电动汽车控制系统的最优设计的发展趋势进行了展望。     

转子磁分路式径向结构混合励磁同步发电机的空载特性

转子磁分路径向结构混合励磁同步电机利用磁分路结构可以方便地调节电机的气隙磁场。本文描述了电机的结构和原理,研究了该电机的空载特性,针对空载电动势调节范围较小的问题,探讨了减小电机导磁体间的漏磁、提高气隙磁通密度的方法,并讨论了永磁部分长度、电励磁部分长度对电机空载特性的影响。仿真和实验结果表明:磁分路径向结构混合励磁同步发电机适宜短而粗的结构,其轴向长度的变化对电机的空载特性影响很大。     

聚磁型无源转子横向磁通永磁电机设计与仿真

提出了一种新型聚磁型无源转子横向磁通永磁电机。首先分析了该电机的基本结构和运行原理,借鉴永磁同步电机的成熟理论方程推导了该电机的电磁设计公式,并给出了相应的优化流程图。采用三维有限元方法分析了电机的磁场分布,给出了空载反电势、相电感及其齿槽转矩波形。该电机的气隙磁密比传统横向磁通永磁电机高,采用聚磁型结构提高了永磁体的利用率。漏磁严重使得横向磁通永磁电机的相绕组自感比较大,通过仿真分析了电枢反应对电机的影响。     

轻轨车辆永磁同步电机弱磁控制研究

针对轻轨车辆用永磁同步电机弱磁区控制方式开展研究,分析了永磁同步电机在弱磁区运行时电压极限圆和电流极限圆的变化趋势,讨论了弱磁区电机电流给定方式,设计了可用于恒转矩调节的弱磁控制器并说明其基本原理.对弱磁控制器中出现的比例积分(PI)调节器饱和现象采用抗饱和解决方案,对弱磁区脉冲调制方式进行分析,采用混合脉冲调制方式解决了弱磁区电压脉冲数量较少的问题.试验表明,所提弱磁控制器能够保证轻轨车辆永磁电机弱磁区稳定运行,易于工程化实现,满足轻轨车辆运行时转矩输出要求.     

电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制

通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围.由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大.因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能.通过MATLAB/SIMULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

混合式磁场结构永磁同步电机的磁路分析与计算

根据永磁电机磁路分析方法及混合式磁场结构永磁同步电机的特殊结构型式，提出了混合式磁结构永磁同步电机的磁路计算方法，建立了电机的等值磁路图，并较详细介绍子磁钢去磁曲线的合成及空载，负载工作点的求取。