定子模块化分数槽集中绕组电机性能分析

通过在两种槽极配置（12槽10极与12槽14极）电机定子非绕线齿中插入间隙,对分数槽集中绕组电机的定子进行模块化设计。使用有限元软件建模仿真,与传统一体式电机进行对比。分析发现,模块化电机定子间隙的存在改变了定子磁路,从而影响电机的电磁特性、转矩特性以及损耗特性。定子间隙对电机性能的影响也同时得以明确,结果表明,定子间隙的存在提升了12槽14极电机的绕组因数、输出转矩,运行效率等。和12槽10极电机相比,少槽多极（12槽14极）分数槽集中绕组电机更适合进行模块化改造。     

分数槽集中绕组永磁同步直线电机磁场解析计算

分数槽集中绕组永磁同步直线电机(Fractional-slot Windings Permanent Magnet Synchronous Linear Motors,FW-PMSLM)采用端部不重叠的集中绕组,具有磁阻力小、推力波动小、端部绕组短、用铜材料省、损耗小等优点,适合于长行程、高精度驱动场合。本文以15槽16极FW-PMSLM为例,考虑电枢电流分布函数和永磁体电流密度等效,建立分层解析模型。运用傅氏级数法推导出气隙和磁极区域中磁场的解析公式,分析FW-PMSLM电枢磁场和励磁磁场的分布。针对传统卡氏系数法在计算FW-PMSLM磁场的不足,提出采用分布卡氏系数函数来计及铁心开槽对分数槽电机磁场的影响,将解析分析与有限元分析结果进行比较,验证本文所提分布卡氏系数函数法解析求解FW-PMSLM磁场的有效性。利用该方法分析不同极弧系数、不同初级齿宽以及不同气隙长度时的电机推力以及这些因素对推力解析计算精度的影响,利用不同气隙下的实验结果验证推力解析计算精度。为分数槽永磁直线电机的工程计算和优化设计提供依据。     

基于齿靴优化的分数槽集中绕组电机定子磁场谐波削弱

为优化分数槽集中绕组电机的定子磁场波形,提出一种定子齿靴优化的方法。本文介绍了定子齿靴优化的思路及其在Maxwell 2D中实现的方法,以8槽6极表贴式单相永磁同步电动机为例,对不同齿靴优化程度的电机模型进行仿真,得到定转子磁场波,并进行傅里叶分解和气隙磁密的计算。仿真结果表明:提出的定子齿靴优化方法能有效地改善分数槽集中绕组电机的定子磁场波形,降低其谐波畸变率。本文为优化分数槽集中绕组电机的定子磁场波形提供了一定的参考依据。     

分数槽永磁电机定子绕组双相短路电磁场与温度场分析

定子绕组短路故障是永磁电机电气故障的主要组成部分。以一台14 k W分数槽永磁节能电机为例,基于时步有限元计算方法,对永磁电机电磁场进行了分析计算,研究了分数槽永磁电机两相绕组相邻线圈短路对电机电磁场的影响。通过对电机内电磁场的变化,分析了线圈短路对电机输出性能、运行参数的变化规律。进一步对比分析了相邻线圈不同位置短路对电机运行状态的影响,并给出了引起电机运行状态改变的机理。最后,结合电机温度场的计算分析,给出了分数槽永磁电机两相绕组相邻线圈短路对电机温度分布的影响,所得出的结论对永磁电机故障分析与诊断具有重要意义。     

分数槽集中绕组永磁电机弱磁性能研究

对于分数槽集中绕组电机,其绕组磁场中除整数次谐波外还含有分数次谐波,这些谐波分量使电机的直轴电感大大增加,提高了电机的弱磁调速性能。然而在不同极槽组合下,绕组磁场各次谐波分量变化十分复杂,因此有必要研究不同绕组形式下绕组电感的变化规律。本文首先建立了表贴式永磁电机绕组磁场的解析模型,分析了相电感各部分组成与谐波磁场的对应关系,给出了绕组磁场谐波频谱和相电感的解析表达式和详细推导过程。利用该方法计算了常用极槽组合下电机的谐波漏感系数,得出电机电感值与极槽组合的变化规律。最后,采用有限元仿真和实验对上述结论进行了验证。研究结果显示,采用分数槽集中绕组能使电机弱磁能力有明显的提升。     

分数槽集中绕组永磁交流伺服电机定子磁动势及绕组系数分析

本文根据绕组电流产生磁动势的基本原理,使用Matlab软件对典型常用的几种分数槽集中绕组单元电机的定子磁势进行傅里叶级数展开,得到分数槽集中绕组磁势各次谐波的频谱图。通过对频谱的分析,得到分数槽集中绕组永磁交流伺服电机定子磁势的谐波分布规律。在磁势谐波频谱的基础上分析了分数槽集中绕组的绕组系数,得到了绕组系数分布规律及绕组系数表。为分析解决分数槽集中绕组永磁交流伺服电机其它问题打下基础,为电机的设计提供依据。     

分数槽集中绕组永磁电机低谐波设计方法综述

分数槽集中绕组永磁电机谐波大的弊端限制了其在航空航天、机器人等高端领域的广泛应用。研究分数槽集中绕组电机低谐波设计方法,避免因谐波引起过高的转子损耗及振动噪声,具有十分重要的现实意义。通过对分数槽集中绕组永磁电机电枢绕组磁动势谐波及电枢反应磁场谐波进行分析,从分布效应、相移技术、内置磁障及齿槽结构等四方面对永磁电机低谐波设计方法进行归类,介绍并分析了每类典型技术方法的特征及优缺点。最后,对分数槽集中绕组永磁电机低谐波设计方法进行了总结和展望。     

典型分数槽集中绕组永磁同步电机研究分析

永磁同步电机具有高效率、高功率密度、运行范围宽等优点,广泛应用于家用电器和工业设备领域。12S8P与9S8P是典型的分数槽集中绕组永磁同步电机,本文通过理论分析和电磁有限元仿真,对比两种电机的性能、转矩脉动以及激振力的特点,从而为不同领域中永磁电机槽极配合的选择提供支持。     

分数槽集中绕组永磁同步电机电磁振动分析

以一台48槽44极分数槽集中绕组永磁同步电机为例,理论分析了其电磁力波的频率、幅值、阶数和来源,并利用有限元建立了电机的磁-固耦合仿真模型,得到了电机的电磁振动频谱特性.通过振动实测结果验证了理论分析和有限元结果的正确性,为分析分数槽集中绕组永磁同步电机电磁振动机理和抑制电磁振动提供了参考依据.     

分数槽集中绕组的ISG电机涡流损耗分析

应用于混合动力电动汽车ISG系统的永磁电机的永磁体涡流损耗是影响电动汽车安全性能的重要因素,需要对其进行深入研究.以一台应用于混合动力汽车ISG系统的分数槽集中绕组永磁同步电机为研究对象,建立其1个周期内的有限元仿真模型.求解了不同槽肩高下的空载气隙磁密,根据气隙磁密波形畸变率结果优化定子槽肩高的设计,从而降低永磁体涡...     

分数槽集中绕组嵌入式永磁同步电机设计

分析了一类极槽数相近的分数槽集中绕组嵌入式永磁同步(FCW—IPM)电机的极槽数配合选择依据,基于二维有限元法对该类电机的气隙磁场分布、反电动势、稳态转矩、定位力矩等电磁特性进行了计算和分析。提出了一种交直轴电流全解耦与冻结磁导率相结合的方法,详细分析了交叉耦合及定转子相对位置变化对电机交直轴电感的影响规律。设计并制造了一台额定功率为10kW的样机,样机实验结果验证了设计方法和理论分析的正确性,为该类电机在混合动力汽车驱动领域的进一步应用奠定了基础。     

基于分数槽集中绕组永磁电机的绕组磁动势谐波优化

针对分数槽集中绕组的绕组磁动势谐波含量大的问题,本文基于12槽10极的槽极比模型,采用不等槽深结构对电机的绕组磁动势谐波进行优化。本文探究了不等槽深结构的不等槽深值对12槽10极单双层绕组磁动势的工作谐波和其他谐波的影响以及采用不等槽深结构对电机转子损耗的影响。通过仿真计算验证不等槽深结构对绕组磁动势的谐波削弱效果,并根据其对工作谐波和其他谐波的影响选择合适的不等槽深值。     

分数槽集中绕组定子结构设计与制造技术

将分数槽集中绕组定子冲片由整片改为散片,一方面可以提高硅钢片的利用率、降低制造成本;另一方面还可以简化绕组缠绕工艺,缩短下线周期、节省人力成本.文章对定子冲片结构、叠装工艺、下线工艺及定子装配进行了设计和研究,为同类电机的结构设计和制造提供了参考.     

永磁同步电动机分数槽集中绕组排列方法分析

分析了分数槽绕组相对整数槽分布绕组的优势与劣势,揭示了用分数槽集中绕组在极数较多永磁同步电动机的应用优势;并以分数槽集中绕组使用电势星形图法和循环数序法排列分析互相验证;提出了应用电势星形图法与循环数序法对永磁同步电动机分数槽集中绕组的排列方法分析,是解决分数槽集中绕组分配与接线规律的有效途径。     

基于定子磁障的分数槽集中绕组永磁同步电机应用设计与分析

分数槽集中式绕组（FSCW）存在谐波含量大的缺点,易引起定转子铁心损耗和振动噪声问题,限制了其在高端领域的应用。以采用FSCW的12槽14极永磁同步电机(PMSM)为研究对象,使用有限元软件进行仿真,分析定子非绕线齿中的磁障对磁动势谐波、电磁转矩、铁心损耗及径向电磁力的影响,并与传统永磁电机进行对比。仿真结果表明,采用定子磁障的电机能够有效降低绕组磁动势低次谐波,1、3、5次谐波分别下降了87%、84%和30%,铁心损耗减小了21.1%,低阶径向电磁力减小了20%以上,实现了对噪声和振动的有效抑制。     

分数槽集中绕组高效内置式永磁同步电机研究

采用高绕组系数的槽极配合方案,是高效永磁同步电机设计的重要技术方案。使用有限元软件仿真分析,针对分数槽集中绕组高效永磁同步电机进行研究,包括12槽8极、12槽10极星型绕组、12槽10极星-三角混合绕组。分析了影响电机效率的绕组系数、绕组磁动势谐波、转子涡流损耗要素,仿真计算电机效率,并实测电机效率,验证了12槽10极星-三角混合绕组电机效率提升明显。通过仿真计算定子模态来避免与低阶径向电磁力发生共振,并实测电机振动,得到12槽10极星-三角混合绕组电机振动变大的结果。综合对比电机效率和电机振动,为高效永磁电机的开发设计方案选择提供参考依据。     

分数槽集中绕组永磁同步电机的电感计算

在少槽多极的分数槽集中绕组永磁同步电机中,存在幅值较大的次谐波和与基波绕组系数相同的高次谐波,特别是存在与基波绕组系数相同、转向相反、幅值很大、极对数与基波相差仅几对极的谐波。使得电机的电枢反应谐波磁场很强,与之相对应的谐波漏抗很大,电机的总漏电感很大,其基波励磁电感与传统短距分布绕组电机相比小很多。一般情况下,漏电感都比励磁电感还大。在对电机磁路进行理想假定的条件下,针对不同槽极数组合的单元电机,推导出该类电机电感参数的计算公式。其中,电枢反应基波励磁电感计算公式与传统的交流绕组相同,而电枢反应总电感和谐波漏电感计算不同于传统的交流绕组。     

分数槽集中绕组永磁同步电机齿槽转矩研究

从齿槽转矩解析式出发,推导了各次谐波分布及齿槽转矩周期;并利用有限元软件分析了永磁同步电机的定子椭圆、槽口不等分布及转子静态偏心对齿槽转矩的影响,仿真结果显示定子椭圆是影响电机齿槽转矩的主要因素,且电机的齿槽转矩随定子椭圆量近似线性递增。对样机进行了齿槽转矩测试实验,仿真值与实测值相差2.09%,验证了采用定子椭圆模型分析齿槽转矩的可行性及正确性。     

永磁同步电机分数槽集中绕组磁动势

对单元电机的单个线圈、线圈组、相绕组和三相绕组的磁动势进行了分析。当定子槽数为奇数时,除3的整倍数之外其他极对数的磁动势都存在,其中与基波绕组系数相同、转向相反、幅值最大的谐波极对数仅与基波相差1对极。当定子槽数为偶数时,除偶数和3的整倍数之外其他极对数的磁动势都存在,其中与基波绕组系数相同、转向相反、幅值最大的谐波极对数仅与基波相差2或者4对极。电机内部还存在幅值较大的次谐波以及绕组系数与基波相同的高次谐波,它们会对电机造成不良影响。电机高速运行时,这些谐波磁动势产生的磁场会在永磁体内感应出涡流,产生损耗,造成永磁体温升增加,甚至去磁。     

槽口宽度对分数槽集中绕组永磁电机齿槽转矩的影响

基于分数槽集中绕组永磁电机齿槽转矩产生的机理,运用能量法和傅里叶分解推导出分数槽集中绕组永磁电机的齿槽转矩解析式,确定气隙磁导平方的傅里叶分解系数与槽口宽度之间的相互关系,得到抑制齿槽转矩的槽口宽度计算方法。借助于Ansoft有限元软件,仿真分析不同极槽配合的永磁电机槽口宽度对齿槽转矩的影响。仿真结果表明,整数槽永磁电机的齿槽转矩随槽口宽度的增加而增加;分数槽集中绕组永磁电机选择合适的槽口宽度可显著抑制齿槽转矩,改善电机的转矩品质。采用有限元仿真与解析法两种计算方法,得到的齿槽转矩随槽口宽度变化的规律是相似的,验证了解析式的有效性,为精细化设计提供了依据。样机测试结果与有限元仿真值基本吻合,进一步验证了仿真方法的正确性。