轴向磁场磁通切换永磁电机齿槽转矩分析

为了有效削弱轴向磁场磁通切换永磁电机的齿槽转矩,采用能量差分法,建立了该种电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中的电机结构参数,利用全场域三维有限元法.分析了一台三相12/10极轴向磁场磁通切换永磁电机在不同结构参数下的齿槽转矩,得到当定子齿宽、定子槽口宽与永磁体磁化厚度均占内径圆弧7.5°,转子齿宽占内径圆弧10.5°,且为准扇形齿时.该电机的齿槽转矩最小;在定子轭部铁心不饱和的情况下,齿槽转矩随定子厚度减小而减小,而受转子厚度的影响较小.综合考虑电机不同结构参数对齿槽转矩和感应电势的影响,得到了削弱轴向磁场磁通切换永磁电机齿槽转矩的有效方法,有效地改善了该电机的运行性能.     

基于伺服电机的抑制齿槽转矩方法研究

伺服电机一般应用于机床、印刷设备和机器人等对精度有要求的场合,且要求电机运行平稳,常规采用标贴永磁电机类型。本文针对伺服电机本体设计,采用几种抑制齿槽转矩的电机设计方法,采用傅立叶级数分析齿槽转矩的原始模型,并建立方针模型,使用Ansoft／Maxwell有限元软件分析各种方法的优缺点。     

轴向磁场磁通切换型永磁电机齿槽转矩抑制

轴向磁场磁通切换型永磁(Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet Machine,AFFSPM)电机是一种高功率密度、高效率的新型永磁电机,但由于其定、转子的双凸极结构引起的聚磁效应,同传统的永磁电机相比,该结构电机的齿槽转矩较大。为了减小齿槽转矩,进一步提高电机性能,本文对AFFSPM电机的齿槽转矩进行了分析,首先推导了齿槽转矩的解析表达式,然后对转子齿面开辅助槽法进行了研究,采用实验设计(DOE)方法得到了齿槽转矩与辅助槽槽宽、槽深和槽扇形角之间的数学模型,计算出使齿槽转矩最小的辅助槽槽宽、槽深和槽扇形角的最优组合,并通过三维有限元法(FEM)验证了所得结果的正确性。结果表明,转子齿开辅助槽可以有效地削减齿槽转矩,转子齿面开两个辅助槽,优化辅助槽口宽度、槽口深度和槽口形状为3°、1.79mm和1.62°,齿槽转矩最大可以减小约44.3%。     

电机气隙磁场调制行为及其转矩分析

磁场调制行为在电机中普遍存在,调制行为与转矩成分关系较为复杂。基于"电机磁场调制理论"定义了广义磁场调制电机同步调制与异步调制行为及其同步转矩与异步转矩分量,并就其关键的差异分别进行对比、分析并举例阐明;对常见电机结构作用在转子上的转矩成分进行总结和归类,阐述了同步/异步调制与同步/异步转矩分量的辩证关系。基于上述理论分析及定义,对常见的磁场调制电机进行实例分析,研究无刷双馈感应电机可能的运行模式、存在条件及转矩分量构成,总结单馈同步模式下无刷双馈感应电机与电励磁同步电机的异同;分析多层磁障与短路线圈复合转子无刷双馈电机拓扑结构,定性描述辅助短路线圈在磁场调制行为中的作用,定义调制算子进而定量讨论复合转子给磁场耦合能力、平均电磁转矩等方面可能带来的有益影响;最后,对简单凸极类磁场调制电机的调制行为及转矩特性进行统一描述。     

基于有限元法的新型轴向磁场磁通切换型永磁电机齿槽转矩分析

永磁电机中永磁体与有槽电枢铁心之间的相互作用,产生齿槽转矩,引起电机振动和噪声。文章采用全场域三维有限元分析方法,对轴向磁场磁通切换型永磁(Axial Field Flux-switching Perma-nent Magnet,简称AFFSPM)电机的齿槽转矩进行了仿真计算,研究了影响AFFSPM电机齿槽转矩的因素,给出了削弱齿槽转矩的有效方法,为电机的最优设计提供了重要的理论依据。     

永磁电机齿槽转矩分析研究

针对目前永磁电动机齿槽转矩存在的特点,从目前实际存在的定转子相对位置的高度差异,分析其对齿槽转矩造成的影响特性.本文将三维有限元分析与实验研究相结合,研究了永磁电动机定转子高度差比值K对齿槽转矩的影响特性.     

基于Taguchi-BBD方法的PMSM齿槽转矩抑制

针对由永磁同步电机(PMSM)中磁钢与定子铁心之间相互作用而产生的齿槽转矩引起的电机振动与噪声、输出转矩波动、影响控制精度等问题,以一款48槽8极的PMSM为例,提出采用田口方法(Taguchi)与基于Box-Behnken设计的响应面法(BBD)相结合的方式以抑制PMSM的齿槽转矩。为了提高计算效率,首先利用Taguchi对齿槽转矩幅值相关的初选优化变量,即定子铁心槽口宽度、极弧系数、磁钢厚度、偏心距、磁钢充磁方式五个变量,安排了正交试验,并进行了最优目标变量的局部搜索以及对齿槽转矩影响比重较大的初选优化变量进行筛选,得到复选优化变量。其次,利用BBD对复选优化变量安排响应面试验,采用最小二乘法对响应面函数进行拟合回归,并对模型回归结果的有效性和拟合程度进行方差分析,最终利用BBD对最优目标变量进行全局搜索,得到最优解,抑制了PMSM的齿槽转矩幅值。研究结果表明,通过Taguchi-BBD的方法,能有效抑制PMSM的齿槽转矩。     

削弱永磁电机齿槽转矩的极宽调制方法与实验

针对齿槽转矩会使电机在运行过程中产生转矩振荡和噪声,影响电机的性能指标的问题,对比抑制齿槽转矩的几种方法,指出极宽调制方法在削弱齿槽转矩方面的可行性.通过有限元建模,分别计算传统表面式和极宽调制式两种转子结构永磁电机的齿槽转矩;设计构建一个由角度传感器、永磁电机、扭矩扳手等器件组成的齿槽转矩测试系统,对两种不同结构样机...     

基于改进蝙蝠算法的齿槽转矩优化

本研究从降低表贴式永磁电机的齿槽转矩出发,以24槽4极电机为例,基于能量法对齿槽转矩的产生机理进行解析分析,确定以极弧系数、气隙长度、磁极偏心距、永磁体厚度、槽开口宽度为优化参数组合,通过田口法从上述参数中筛选出对优化目标影响比重较大的参数并通过响应面拟合出相关的数学模型,应用具有Lévy飞行特征的蝙蝠算法求取该数学模型的最小值。利用有限元软件对最优解的电机模型进行仿真实验,结果表明：电机的齿槽转矩降低了82.16%,效率提高了1.6%,转矩脉动降低了8.2%。     

基于GPR-PSO模型的PMSM齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一,是电机设计过程中必须考虑以及解决的关键问题。为了抑制表贴式永磁同步电动机(PMSM)的齿槽转矩,以PMSM齿槽转矩幅值为目标,以极弧系数、偏心距、磁钢充磁方式、定子槽口宽度为变量,研究了通过GPR-PSO模型方法来进行抑制齿槽转矩。利用正交实验设计安排了变量的配对,以一款48槽8极PMSM为例进行仿真,形成关于齿槽转矩幅值与变量的样本数据集。通过高斯混合回归模型(GPR)对该样本数据集进行拟合,构建拟合函数,检验了拟合模型的精度。以构建的拟合函数为适应度函数,通过粒子群算法(PSO)进行寻优,得到最优解,削弱了PMSM的齿槽转矩。结果表明,GPR-PSO模型能有效降低电机的齿槽转矩。     

基于SVM-CSO算法的PMSM齿槽转矩优化

为了削弱永磁同步电动机的齿槽转矩,首先推导齿槽转矩的解析表达式,使用Ansys分析25组削角尺寸下的齿槽转矩,以此为样本空间,利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)获得目标函数,通过纵横交叉算法(Crisscross optimization algorithm,CSO)算法求解得到最优的削角尺寸。最后与有限元软件仿真结果对比,验证了本方法的正确性,为削弱齿槽转矩提供一种新思路。     

基于谐波分析的永磁电机齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一,也是设计制造过程中必须考虑的关键问题。为抑制电机的齿槽转矩,采用解析法与有限元法相结合的方式,研究了一种开辅助槽抑制电机齿槽转矩的方法。运用傅里叶级数对电机的齿槽转矩进行谐波分析,得到齿槽转矩的基波以及各次谐波的大小;将开辅助槽电机的齿槽转矩简化看作辅助槽与磁钢产生的齿槽转矩与原有电机的齿槽转矩的叠加,利用解析法确定辅助槽的开槽位置,使得特定位置的辅助槽与磁钢产生的齿槽转矩的谐波分量与电机原有的齿槽转矩的特定的谐波分量互相抵消,从而抑制齿槽转矩的基波以及低次数谐波分量,使得齿槽转矩幅值下降,并给出了具体的辅助槽位置公式。结合有限元方法,采用与普通槽相等的槽口宽度,并对辅助槽的深度进行仿真分析,得到最优的辅助槽深度。仿真结果表明,在特定的位置上开特定个数的辅助槽,能对齿槽转矩的基波与低次数谐波起到明显的削弱作用,降低齿槽转矩幅值。     

基于有限元的双定子永磁同步电机齿槽转矩研究

为有效地削弱低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩,在目前国内外永磁电机齿槽转矩研究基础上,建立了低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中影响齿槽转矩大小的一些因素,利用有限元方法进行了仿真分析,得到了影响齿槽转矩大小的变化规律,为电机最优设计提供重要依据。     

表贴式永磁电动机气隙磁场及齿槽转矩解析计算

针对表贴式永磁电动机的齿槽转矩问题,研究了一种电机空载气隙磁场和齿槽转矩的解析计算方法。通过对永磁电动机的槽型进行四组保角变换,引入复数气隙磁导函数,建立了表贴式永磁电动机气隙磁密的径向和切向分量解析模型;分析四组保角变换,利用麦克斯韦张力法计算永磁电动机的齿槽转矩。针对样机,利用解析法和有限元法分析极弧系数和槽口宽度对齿槽转矩的影响,结果表明:解析法计算的空载气隙磁场和齿槽转矩与有限元方法计算结果相吻合,其中齿槽转矩相差7.6%;利用解析法选取合理的极弧系数和槽口宽度,可有效地减小齿槽转矩,当样机的极弧系数取0.858和槽口宽度取1 mm时,齿槽转矩分别减小75%和57%。     

定子拼装式永磁同步电机齿槽转矩研究

为了提高功率密度和简化制造工艺,特别是定子绕线工艺,拼装式定子越来越多地应用于永磁同步电机中。然而,定子的拼装部位都存在一定的缝隙,该缝隙对电机性能如齿槽转矩、转矩脉动等产生一定的影响。本文以一台12极18槽表贴式永磁同步电机为例,采用解析法与有限元法相结合的方式研究拼装式定子在轭部的拼接形状对齿槽转矩的影响,找出相对较优的拼接形状,可为定子拼装式永磁同步电机的设计提供参考。     

永磁同步电动机齿槽定位转矩的研究

文章介绍了永磁同步电动机(PMSM)中齿槽(cogging)定位转矩的基本现象和概念,对已有减小和消除cogging方法作简要评述,指出已有文献中对转子磁系统不均匀的影响几乎没有提及的不足,简介了关于转子磁系统不均匀对cogging影响的研究,并应用于国产AC servo 中取得良好的效果,还介绍了cogging的测试装置,方法和实例。     

基于遗传算法的外转子PMSM齿槽转矩优化

永磁同步电动机具有较好的动态性能以及较高的功率密度,但由于永磁体与铁心之间会发生相互作用而产生齿槽转矩,导致永磁同步电机的输出转矩发生波动,因此永磁同步电机的齿槽转矩的优化显得极为重要。为了削弱齿槽转矩,使用解析法分析并选择了一系列与齿槽转矩密切相关的参数,再采用了一种改进的遗传算法结合有限元法对永磁同步电动机的齿槽转矩进行优化。优化结果表明,与原设计相比,使用该算法优化能明显削弱永磁同步电机的齿槽转矩,且不会对电机的输出转矩产生过大的影响。     

基于改变定子齿槽参数的异步起动永磁同步电动机齿槽转矩削弱措施研究

齿槽转矩是永磁电机的共有问题,是该类电机设计中需要重点考虑的问题之一。异步起动永磁同步电动机能够利用笼型转子产生的异步转矩实现自起动,齿槽转矩的存在会对电机的运行产生不利影响。研究了通过改变定子齿槽参数削弱异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩,分别推导了改变定子齿宽、定子不等齿宽配合及定子不等槽口宽配合时的齿槽转矩解析表达式,给出了相应地能有效削弱电机齿槽转矩的定子齿槽参数确定方法。有限元计算结果表明,上述措施能有效削弱异步起动永磁同步电动机的齿槽转矩,并且不会对电机性能产生较大影响。     

基于有限元方法的双定子永磁同步电机齿槽转矩研究

永磁电机不通电时永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起低速永磁电机起动困难.为了有效地削弱低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩,在目前国内外永磁电机齿槽转矩研究基础上,建立了低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中影响齿槽转矩大小的一些因素,利用有限元方法进行了仿真分析,得到了影响齿槽转矩大小的变化规律,为电机最优设计提供重要依据.