双凸极永磁电机斜极转子设计和绕组换流模式研究

本文首先分析了双凸极永磁电机转子极弧宽度对自定位转矩的影响,提出了双凸极永磁电机等极弧半极宽斜极转子的设计思想;在此基础上,通过对绕组磁链的分析,率先将六状态换流模式引入到双凸极永磁电机的控制系统中,改善了双凸极永磁电机的换流特性,有效减小了转矩脉动,同时简化了系统控制参数,提高了控制的可靠性.数字仿真和试验结果验证了这些设计思想的正确性.     

基于减少转矩脉动的外转子双凸极永磁电机的设计与分析

对双凸极永磁电机转矩脉动的原因进行了分析和研究。介绍了使绕组磁通回路不为串联的电机结构，并给出了电机的控制策略。使某些相产生的转矩下降时，其它相产生的转矩上升，以使总转矩保持恒定，从而大大地减少转矩脉动。在电机结构和控制策略的基础上，对10／8极和8／10极两种外转子双凸极永磁电机转矩脉动进行比较，得出8／10极电机更有利于减少转矩脉动。     

低转矩脉动铁氧体永磁同步磁阻电机设计与分析

铁氧体永磁同步磁阻电机的转矩成分主要为磁阻转矩,其设计特点与钕铁硼永磁同步电机有较大差别。分析了永磁同步磁阻电机的数学模型和转矩脉动来源,并以此为理论依据,对极槽配合、转子磁障结构和等量铁氧体放置方案进行了选择和设计。对得到的转矩脉动较低的两个铁氧体放置方案,对比分析了其相关电磁性能,最终得到的转子结构可兼顾转矩脉动低、功率密度高等优点。     

新型轴向磁通转子错角斜极SRM研究

由于开关磁阻电机定转子呈双凸极结构以及其磁场具有饱和性和强非线性,使该电机在运行时会产生较大的转矩脉动和噪声。本文针对开关磁阻电机转矩脉动较大的特点,提出了一种新型电机结构——轴向磁通转子错角斜极电机,并对该电机进行了有限元仿真,详细分析该电机结构的电感、转矩脉动、损耗等特性并将改进的电机结构与传统开关磁阻电机进行了对比。仿真结果表明,结构改进后的电机改善了传统磁阻电机的性能,增大了平均转矩,减小了转矩脉动,提高了电机效率。     

双凸极永磁电机的直接转矩控制

由于双凸极电机的结构,使其在运行时会有较大的转矩脉动,针对这一缺点,提出了双凸极永磁电机的直接转矩控制方式。采用有限元的方法对双凸极永磁电机(DSPM)进行了磁场分析。分析了其数学模型,降低了转矩的脉动。通过仿真验证了双凸极永磁电机直接转矩控制的正确性,并将其与传统的转速电流双闭环控制方式进行了比较,在直接转矩控制方式下,双凸极永磁电机转矩脉动较小,转速更为平稳。     

转子齿形状对10极12槽开关磁通电机转矩特性的影响

开关磁通永磁电机是一种新型的双凸极结构无刷电机,功率密度高且结构简单,但由于其自身的双凸极结构,转矩波动较大,会引起较大的振动和噪声。针对一种应用于电动汽车的10极12槽开关磁通永磁电机,研究开关磁通永磁电机电磁转矩,齿槽转矩与转矩波动的特点。利用有限元分析法研究分析不同绕组结构以及不同转子齿结构(包括开槽齿、阶梯齿、偏心齿)对转矩性能的影响。将开关磁通永磁电机的新型转子齿结构特性与传统转子齿结构特性进行对比分析,通过仿真数据验证这几种新型转子齿结构可以实现有效减小齿槽转矩与转矩波动的功能,并且其输出的电磁转矩减小比例不大。     

气隙长度对双凸极永磁电动机转矩的影响研究

双凸极永磁电动机是一种新型的交流电机,具有结构简单、可靠性高和效率高的优点.针对电机定、转子极存在显著的边缘效应和高度局部饱和的特点,利用二维有限元分析方法对12/8极双凸极永磁电动机在不同气隙厚度条件下的电磁场进行了分析计算,得出了气隙厚度与输出转矩及转矩脉动的关系,对此类电机设计有一定参考价值.     

减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略研究

转矩脉冲是开关磁阻电机较为突出的缺点．本文基于电机结构及参数确定的情况，提出制定新的控制策略以减小转矩脉动。为衡量转矩脉动，定义了转矩脉动系数；通过数字仿真方法研究了不同控制参数与电机性能指标的关系；以减小转矩脉动为目标．本文根据仿真结果选择较优的控制参数，并通过拟合给出样机的控制策略；最后分析了此控制策略下电机的性能．     

基于DITC的开关磁阻电机转矩脉动最小化研究

转矩脉动是开关磁阻电机较为突出的缺点.本文基于直接瞬时转矩控制(DITC)的概念,直接控制瞬时转矩跟随参考转矩,并结合转矩滞环控制器,阐述了减小转矩脉动的控制原理.针对一台3相12/8极开关磁阻电机,建立了Matlab环境下SRM系统的仿真模型.仿真结果和实验结果如实地反映了开关磁阻电机的运行特性,验证了本文所用的直接瞬时转矩控制能有效地减小转矩脉动.     

宽转子无轴承开关磁阻电机的转子极形优化

为了解决宽转子无轴承开关磁阻电机由于开关型供电方式以及双凸极铁心结构在运行过程中容易导致转矩脉动很大的问题,本文对其转子极结构进行改进,提出在转子极两侧开槽的优化设计方案。旨在通过增大开槽处的气隙磁阻,提高用于产生转矩的切向分量的气隙磁密,从而降低转矩脉动。对所开槽进行参数化处理,使用控制变量法分析各开槽参数对转矩性能的影响,以性能指标最优为目标确定开槽参数。利用场路耦合的方法将电机有限元分析模型和直接瞬时转矩控制电路模型结合起来,实现电机系统的动态运行。仿真结果表明转子极开槽后能够有效降低宽转子无轴承开关磁阻电机的转矩脉动,提升平均转矩,并且对径向悬浮力的影响很小。     

双凸极永磁电动机转矩脉动分析

双凸极永磁电动机是一种新型高性能宽调速电动机 ,正日益受到重视 ,但该电动机的输出转矩中含有较明显的脉动分量。本文分析了转矩脉动产生的原因 ,导出了转矩脉动率的函数表达式 ,在此基础上提出了减小转矩脉动率的开关角调节法和转子斜槽法 ,仿真分析表明了二者的正确性和有效性     

减小转矩波动的内置式永磁同步电机空气隔磁槽优化设计

内置式永磁同步电机转矩波动的存在影响电机系统的控制精度,因此如何减小电机转矩波动一直是研究热点。针对具有隔磁桥结构的内置式永磁同步电机,本文提出了一种减小内置式永磁电机转矩波动的空气隔磁槽优化设计方法,即以降低电机转矩波动为优化目标,以空气隔磁槽结构几何参数为优化变量,基于Taguchi法实现了内置式永磁同步电机低转矩波动设计。在此基础上,对优化前后电机空载和额定负载工况进行了有限元仿真对比分析。结果表明,所提出方法可以在保持额定输出转矩不变的前提下有效降低电机空载齿槽转矩和负载转矩波动,提高电机的性能。     

双凸极永磁电机齿槽转矩的几种削弱方法

齿槽转矩对永磁电机有着很大的影响,是产生振动和噪声的根源,所以削弱齿槽转矩对双凸极永磁电机的设计有着重要意义。与其他永磁电机相比,由于结构和运行原理的不同,双凸极永磁电机齿槽转矩的削弱方法也有所不同。介绍了几种有效的削弱方法,并进行了简单的分析。     

基于实测定子电流的表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法

利用实测定子电流计算转矩波动系数有助于监测永磁同步电机在实际工况下的转矩波动程度以及根据其变化进行故障预测。针对采用d-q轴数学模型、矢量控制的表贴式永磁同步电机,考虑永磁同步电机定子电流基波、谐波与转子磁场基波、谐波的相互作用对转矩波动的影响,推导出转矩解析计算模型。实测定子电流以及转子磁场进行傅里叶分析,确定主要谐波阶次以及转矩波动的主要阶次。依据对实验实例的分析,提出了利用实测定子电流计算永磁同步电机转矩及其波动系数的方法。结果表明能够用于实时监测永磁同步电机在实际工况下输出转矩波动系数。     

基于磁极参数的表贴式永磁同步电机齿槽转矩研究

齿槽转矩是永磁电机的重要问题之一,削弱齿槽转矩可以减少转矩脉动、降低电磁噪声、提高电机运行稳定性。基于磁极参数对表贴式永磁同步电机(SPMSM)的齿槽转矩进行了研究,基于能量法和傅里叶分解推导了不同永磁体模型下的齿槽转矩公式。研究发现,磁极参数的改变影响永磁体剩磁在气隙中分布和气隙相对磁导率的大小,进而改变齿槽转矩的大小。然后结合有限元方法对不同永磁体模型下的电机齿槽转矩进行了仿真分析,发现削极结构和组合磁极对齿槽转矩削弱明显,并通过有限元方法优化了这2种结构的磁极参数,最后分析对电机其他性能的影响。研究表明,合理地选择永磁体参数可以在确保电机性能的同时显著降低齿槽转矩。     

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略

采用标准角度控制的永磁式双凸极电机，在换相时三相同时导通或关断，产生较大换相转矩脉动。该文通过对电机内部电磁场的有限元计算，分析了转矩脉动形成机理。为减小换相转矩脉动，提出新型开通角和关断角控制策略。该方法通过提前导通功率变换器上管、滞后关断其下管，对一个周期内的导通模式进行细分，通过换相前后，两相和三相导通方式的切换，提高换相时刻输出转矩，减小电机转矩脉动。根据有限元分析的电感和磁链数据，构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型，并将其与标准角度控制方式进行仿真与实验比较，验证了新型控制策略的正确性。     

永磁式双凸极电机新型调速系统

在用有限元法对6/4极永磁式双凸极电机内电磁场计算分析的基础上，详细分析了转矩脉动的形成机理。针对目前转速电流双闭环控制方式，提出了转矩内环的新型调速控制方式，设计了转矩观测器，构造了永磁式双凸极电机新型调速系统。该控制方式可减少因自感和磁链非线性畸变产生的换相转矩脉动和稳态转矩脉动，并将其与电流控制方式进行了比较，验证了新型调速系统的正确性。和传统电流控制方式相比，新型转矩内环控制方式在低速时转矩脉动较小，转速比较平稳。     

永磁体和气隙对双凸极永磁电动机转矩脉动的影响

新型双凸极永磁电动机(DSPM)的定子和转子均为双凸极结构,电动机内有显著的边缘效应和局部饱和现象。转矩特性(包括输出转矩和转矩脉动)是电机设计和控制过程中非常重要的研究对象。从电动机永磁体的大小和气隙的厚度等方面研究,找出了永磁体尺寸和气隙厚度等因素对电机转矩脉动的影响。通过计算比较,得出了能使电动机转矩脉动较小的永磁体尺寸和气隙厚度。研究对该类电动机的设计有一定的借鉴意义。     

基于空间解析模型观测器的永磁同步电机直接转矩控制算法优化

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩观测器误差较大引起的转矩脉动的问题,提出了一种基于空间解析模型的磁链和转矩观测器,并应用于基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制(SVPWM-DTC)中。通过有限元仿真获取磁链和转矩数值解,由该数值解推导了一种考虑电机空间谐波和磁饱和特性的磁链和转矩空间解析模型,构建了一种新型高精度的磁链和转矩观测器。仿真和试验对比表明,基于空间解析模型的观测器具有较高精度,能够有效抑制观测器误差导致的SVPWM-DTC转矩脉动。     

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的电流比研究

在永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的基础上,对换相期间的电流控制模式进行研究,结合理论推导,得出换向相的最优电流比。根据有限元分析的电感和磁链数据,构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型,对不同电流比在不同负载情况下进行大量仿真研究,给出不同负载下电流比与转矩脉动率的变化曲线。通过仿真和实验验证了理论推导的正确性。与电流比较小时相比,最优电流比下新型开通关断角控制在低速时出力大,转矩脉动较小,转速比较平稳。