永磁直线电机结构参数的DFSS和响应面法优化

在研究潜油直线电机的参数匹配过程中,提出了一种圆筒型永磁同步直线电机结构参数优化设计方法。基于一种六西格玛设计(DFSS)理念,结合数理统计理论,分析了气隙长度、定子轭厚度、齿宽、齿形角、主磁通永磁体有效长度、半闭口槽宽、极弧系数等参数对电机电磁推力及齿槽力影响。以增大推力及降低齿槽力为优化目标,采用2IV 7-3部分析因试验设计法,对电机主要本体结构参数进行筛选优化。分别筛选出了影响电磁推力和齿槽力的显著因子,并利用响应面法建立了相应的非线性数学模型。通过多目标遗传算法获得了Pareto最优解,得出最优结构参数组合。优化前后有限元仿真结果表明:平均电磁推力提升了28.83%,齿槽力降低了18%,推力及齿槽力波动显著减小;基于DFSS和响应面的优化方法用于研究潜油直线电机电磁结构参数优化是可行的。     

永磁同步电机转子表面辅助槽 对齿槽转矩的影响研究

针对永磁同步电机存在的齿槽转矩过高引起的电机振动噪声问题,对转子表面辅助槽结构进行了优化。通过永磁同步电机齿槽转矩产生的原理,分析了转子结构对电机齿槽转矩的影响,探讨了转子表面辅助槽结构与电机齿槽转矩的关系,并进行了推导归纳;利用有限元软件搭建了8极48槽内置式永磁同步电机模型,以该内置式永磁同步电机模型为载体,通过改变气隙磁密谐波分量,采用多目标遗传算法计算出了辅助槽个数、位置和深度3个设计变量的最优解,得到了辅助槽结构的最佳设计方案。研究结果表明:采用优化后的转子表面辅助槽结构,可以有效降低内置式永磁同步电机的齿槽转矩,增加气隙磁密基波幅值,降低了5次和7次谐波幅值,使齿槽转矩峰值降低了76.2%,并且保证电机性能不降低。     

基于Ansoft的永磁同步电机齿槽转矩优化

分析永磁电机齿槽转矩的产生原理和抑制方法,基于有限元分析软件Ansoft,对一台永磁同步电机进行齿槽转矩优化仿真。首先针对齿槽转矩的产生,对其进行解析分析,总结永磁电机齿槽转矩的几种抑制方法;然后通过Ansoft软件,对以上方法进行仿真,细致研究几种方法对齿槽转的矩抑制程度和影响趋势;最终得出针对该款电机的最小齿槽转矩。     

定子结构优化对盘式电机齿槽转矩的影响分析

齿槽转矩会恶化电机性能,为削弱盘式永磁电机齿槽转矩,文章提出了定子偏移和不等定子齿靴两种结构优化方法。首先通过能量法与傅里叶分解推导出轴向电机齿槽转矩公式,进行定子槽口宽度优化得到原模型的最小齿槽转矩;然后用公式推导计算与有限元分析,得到定子偏移结构的偏移角度;最后通过理论分析和仿真计算得到基于最小齿槽转矩的不等定子齿靴扩张宽度比,不等定子齿靴结构可使定子上下两侧的齿槽转矩相互抵消。对比结果表明,不等定子齿靴结构对齿槽转矩削弱效果最好,当扩张宽度比取1.2时,齿槽转矩降低71%。     

直驱永磁风力发电机电磁仿真分析与优化设计

首先利用Ansoft软件建立直驱永磁风力发电机的Maxwell二维(2D)有限元模型,之后对直驱永磁风力发电机进行斜槽2D仿真分析。在此基础上,以直驱永磁风力发电机的齿槽转矩的减少及气隙磁密的均值为目标,选择Maxwell优化模块中内置的遗传算法作为参数优化的方法,对直驱永磁风力发电机的磁钢宽度、磁钢厚度、磁钢与转子中心距离、转子外径等结构参数进行优化设计。通过对参数优化前后的齿槽转矩及气隙磁密曲线的对比,验证了优化设计方法的有效性。     

自动门无刷直流电机齿槽转矩优化设计

齿槽转矩是永磁无刷电机所特有的、具有磁阻性质的一种转矩.通过对永磁无刷电机齿槽转矩理论推导,得出影响永磁无刷电机齿槽转矩的因素.结合自动门用永磁无刷电机的优化要求,使用Ansys Maxwell软件对电机极弧系数、定子槽口宽度、电机转子磁钢偏心距等方面进行了仿真计算,得出合适齿槽转矩下的最佳极弧系数、合适槽口宽度以及磁钢偏心距.最后综合考虑电机的极弧系数、槽口宽度、气隙以及电机使用参数等因素,调整参数,达到优化电机齿槽力矩的效果.     

双定子风力发电机齿槽转矩的削弱研究

以永磁直驱为基础,将新型电机结构—双定子运用到大型风力发电机上,与单定子电机相比,拥有更高的转矩密度和功率密度,还能提高电机内部空间的利用率。但双定子电机的齿槽转矩一般比单定子结构要大,需要进行削弱。求出双定子电机齿槽转矩表达式,对不同弧极系数、不同极槽配合数和内外定子相对位置改变对齿槽转矩的影响进行分析,最后运用Ansys有限元分析软件进行仿真验证。证明选取优化后的相关双定子电机参数可以有效地削弱齿槽转矩,减少电机的转矩波动,保证电机的平稳运行。     

自动门无刷直流电机齿槽转矩优化设计

齿槽转矩是永磁无刷电机所特有的、具有磁阻性质的一种转矩.通过对永磁无刷电机齿槽转矩理论推导,得出影响永磁无刷电机齿槽转矩的因素.结合自动门用永磁无刷电机的优化要求,使用Ansys Maxwell软件对电机极弧系数、定子槽口宽度、电机转子磁钢偏心距等方面进行了仿真计算,得出合适齿槽转矩下的最佳极弧系数、合适槽口宽度以及磁钢偏心距.最后综合考虑电机的极弧系数、槽口宽度、气隙以及电机使用参数等因素,调整参数,达到优化电机齿槽力矩的效果.     

抑制永磁同步电机转矩脉动的转子再设计方法

为抑制再制造永磁同步电机的转矩脉动,提出了单一极内偏心槽、组合偏心槽、磁桥优化的递进再设计方法。以车用JEEMC01003B型永磁同步电机为研究对象,解析了单一极内偏心槽和组合偏心槽对齿槽转矩和谐波转矩的影响。在此基础上进行了磁桥再设计,综合优化了转矩脉动。研究结果表明：与原电机相比,再制造电机的转矩脉动减小了3%,平均转矩增大了0.2 N·m,齿槽转矩减小了6%,铁耗减少了4.7 W/kg,磁密畸变率降低了5.6%,效率提高至97.60%,电机性能明显得到提升。     

基于转子优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法

针对内置V型永磁同步电机(PMSM)齿槽转矩的问题,提出一种结合转子分段斜极与影响极弧系数的磁极参数的方法削弱齿槽转矩。首先根据解析式推导出分段斜极与齿槽转矩的关系,得到最佳分段数与斜极角度,然后推导出削弱齿槽转矩的最佳极弧系数,以最佳极弧系数为目标改变磁极参数,最后以一台8极48槽的永磁同步电机为例,通过有限元仿真验证该方法的正确性。研究结果表明:转子分段斜极与磁极参数结合的方法能有效削弱齿槽转矩。     

凸形极靴表贴式永磁磁极同步电机性能优化

针对表贴式永磁同步电机空载径向气隙磁密波形正弦性差导致电机反电势波形畸变,影响电机输出性能,改良的复杂结构的永磁钢导致加工成本提高的问题,提出一种表贴式矩形永磁钢加装凸形极靴的新型磁极结构。利用有限元软件建立3相18极54槽永磁同步电机,研究极靴参数对永磁同步电机空载径向气隙磁密、空载反电势、齿槽转矩和永磁钢涡流损耗的影响规律,获得最优极靴参数。输出特性对比分析可得,加装极靴的新型磁极电机空载反电势波形正弦性明显提高,齿槽转矩和永磁钢涡流损耗大幅度降低,电机输出性能显著改善。     

永磁同步型机床电主轴齿槽转矩抑制方法研究

齿槽转矩引起的转矩脉动会影响永磁同步电主轴电机转矩的平稳性,进而影响加工工件的表面质量。针对传统的工程解析法假设条件多,难以考虑磁路饱和、漏磁和复杂结构等因素,计算结果与工程实际存在较大差距的不足,采用有限元法定量研究了永磁电机定子槽口宽度、斜槽、极弧系数和永磁体偏心距等对齿槽转矩及力能特性的影响规律。揭示了齿槽转矩产生的物理机理,提出了通过优化电机结构参数抑制齿槽转矩的具体策略。研究表明:依据所提策略优化后的电机参数能使永磁电机齿槽转矩显著减小,同时电机的动态特性得到提升。     

永磁超环面电机结构参数对齿槽转矩的影响分析

为了分析永磁超环面电机结构参数对齿槽转矩的影响,在分析该电机齿槽转矩产生机理的基础上,针对该电机空间螺旋变截面的结构特点,将齿槽转矩的产生分为自转和公转两个分量进行分析;运用磁共能法推导了该电机齿槽转矩与输出转矩的数学表达式,并采用有限元仿真验证了数学模型的有效可行性;分析了该电机重要结构参数对齿槽转矩削弱的同时对输出...     

基于混合粒子群算法的低速大转矩直驱永磁同步电机多目标优化研究

针对潜水电泵用低速大转矩直驱永磁同步电机的优化设计问题,为了同时实现其低齿槽转矩、低转矩脉动和低铁损耗,以及气隙磁密波形正弦度的优化,提出了基于混合粒子群算法的内置式永磁同步电机多目标优化有限元设计方法。在建立有限元分析模型的基础上,以永磁体尺寸、永磁体槽槽型尺寸、最小气隙长度、不均匀气隙偏心距为变量,以空载及负载情况下的齿槽转矩、转矩脉动、铁损耗、效率、气隙磁密基波幅值、气隙磁密波形正弦度作为优化目标,提出了基于权重系数的多目标优化函数。研究结果表明:基于混合粒子群优化算法的有限元设计方法具有搜索能力强、收敛速度快的优点,得到的电机设计结果与设计目标具有良好的一致性,有限元仿真证明了所提方法的有效性和可行性。     

转轴扭曲及单元组合对潜油螺杆泵直驱永磁电机转矩脉动的影响研究

针对潜油螺杆泵直驱永磁电机负载运行时,其细长轴发生的扭曲形变及单元组合式结构带来的转矩脉动问题,利用有限元仿真分析,对该潜油电机负载运行时转轴扭曲角度进行了准确计算,详细分析并验证了该潜油电机转轴扭曲角度与转矩脉动之间的关系,研究了单元组合式的特殊结构对该潜油电机转矩脉动的影响,通过理论分析了其影响程度,找到了削弱单元组合式结构带来的转矩脉动的方法,并通过研制样机及样机实验,检验了此种削弱方法的有效性。研究结果表明:该潜油电机转轴扭转角度较小,对电机转矩脉动的影响很小;单元组合式的结构对该潜油电机的转矩脉动影响较大,通过改变相邻单元电机定子的相对位置可有效削弱由此带来的转矩脉动,为削弱单元组合式电机转矩脉动提供了思路。     

定子混合叠压再制造电机转矩优化分析

永磁同步电机铁心再制造研究较少,性能提升困难,寻求切实可行的铁心性能再制造提升方案具有重要意义。利用旧电机硅钢材料与新型非晶合金材料制成再制造混合叠压定子,分析再制造前后电机性能变化,提出转矩叠加优化方法并对转矩进行优化分析。混合叠压再制造后,电机损耗大幅降低,效率有所提升,转矩有所减小;再制造电机转矩随着定子齿宽、绕组匝数以及电流的增大而增大;通过参数化扫描与正交分析方法,对再制造电机进行基于定子槽型尺寸与电流变化的转矩与损耗综合优化分析,确立再制造电机转矩优化方案为电机定子齿宽减小0.8 mm,槽高增大1.2 mm,额定电流减小1.7 A;电机台架试验测试表明,与原电机相比,优化后再制造电机转矩基本不变,效率有所提升,验证了优化方案与仿真结果的有效性。混合叠压定子的研究为电机再制造研究及铁心性能提升方法研究提供了新的思路。     

基于Ansoft Maxwell的内置式Ⅴ型永磁电机齿槽转矩优化

作为永磁电机制造不可忽视的性能指标,齿槽转矩是永磁电机向高性能高精度迈进前亟需解决的关键一步。文章基于能量法和傅里叶展开,解析推导出内置式Ⅴ型永磁电机的齿槽转矩理论表达式,从较直观的角度分析了齿槽转矩的产生规律,研究了不等厚磁极、开辅助槽和辅助凸部、槽口尺寸变化引起齿槽转矩波动的影响,并与Ansoft Maxwell有限元分析软件结合仿真各优化策略下的内置式电机齿槽转矩。研究表明,采用不等厚磁极、开辅助凹槽和辅助凸部、适当选取辅助槽尺寸均能减弱齿槽转矩对电机的影响。     

盘式永磁电机的分数槽绕组齿槽转矩分析

由齿槽转矩造成的推力波动是影响盘式永磁电机运行性能的一个重要因素.为削弱齿槽转矩,采用基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法推导出了齿槽转矩解析表达式,在此基础上研究了分数槽绕组对齿槽转矩的削弱作用,结合定子槽口宽度对齿槽转矩的影响,提出了减少盘式永磁电机齿槽转矩的优化方案,并利用有限元法对此优化方案进行了仿真分析和验证.研究结果证明,采用分数槽绕组和槽口优化相结合的方法能有效地削弱盘式电机的齿槽转矩.     

Ansoft Rmxprt无刷直流电动机设计

永磁无刷直流电机(BLDCM)有体积小、重量轻、效率高等优点,本文的电机本体设计按照已确定好的技术要求和技术参数,选择永磁材料,确定电磁负荷、极弧系数等主要电磁参数进行.并利用电机设计软件Rmxprt建立了电机模型同时对模型的运行进行了分析,利用电机的参数与齿槽的变化关系分析转矩和扭矩对齿槽槽口大小的影响,进而优化永磁...     

电动汽车用永磁同步电机的转子结构优化

为了改善电动汽车用V型内置式永磁同步电机的性能,通过使电机的转子外表面分段偏心得到不均匀气隙的转子结构,完成了电机的优化.基于二维电磁有限元仿真,得到最合适、最优的不均匀气隙转子结构;通过对转子外表面分段偏心的偏心距进行尺寸参数分析,得到不同的偏心距对电机的电磁性能的影响.优化后电机的齿槽转矩降低了55.04％,噪声降低了15.66 dB.结果表明转子外表面分段偏心的结构改善了电机气隙磁密的正弦性,提高了电机的空载反电势和输出转矩.