环形绕组无刷直流电机负载换向的解析模型

环形绕组无刷直流(CWBLDC)电机是一种具有梯形波反电动势的多相永磁电机,相应的换向驱动电路可实现相电流的换向。由于该电机采用梯形波反电动势,铁心材料的利用更加充分,能获得高于永磁同步电机(PMSM)的转矩密度;另一方面,采用极、槽数优化设计的分数槽绕组,能够有效抑制电机的转矩脉动,使其接近永磁同步电机的水平。良好的换向性能是该电机得以应用的前提,本文提出一种负载换向方法,其利用负载本身的电压即电机反电动势来改变相电流的方向,能够实现功率开关的零电流关断。以一台2极12槽环形绕组无刷直流电机为对象,详细分析了负载换向的过程,建立了换向过程的解析模型,讨论了换向提前角的确定方法。采用场路耦合仿真分析了该电机的换向过程,验证了解析模型的准确性,最后由原理样机试验验证了负载换向原理的可行性。     

环形绕组无刷直流电机的混合换向方法

环形绕组无刷直流电机（CWBLDCM）是一种新型的多相非正弦永磁电机,其转矩性能与绕组电流换向过程密切相关。该文提出了一种利用绕组自身反电动势和母线电压来改善电机转矩性能的混合换向方法,该方法有两个换向控制参数（β,γ）,随着控制参数的变化,换向过程可能呈现出四种典型的换向状态。首先对各换向状态进行了分析、仿真和实验验证;然后比较了不同换向状态下的转矩性能;最后根据比较结果,提出了一种针对CWBLDC电机转矩性能的优化控制策略。     

六相永磁无刷直流电机仿真分析

在大功率和低电压供电场合中,多相驱动系统比传统三相系统具有优势。通过分析六相永磁无刷直流电机的结构和特点,设计了其基本参数,研究了电枢绕组的结构及电动势矢量图,推导出电机的数学模型方程。利用Maxwell Circuit外电路编辑软件建立了场路耦合模型,采用Ansoft Maxwell软件对电机进行了有限元仿真分析。结果表明,六相永磁无刷直流电机转矩脉动小,运行平稳,在任何一套绕组出现故障时仍能输出动力,可靠性提高。     

多相永磁无刷电动机系统仿真及分析

推导了永磁电机电磁转矩和反电势的一般表达式,建立了考虑电感谐波和气隙磁密谐波的多相永磁无刷直流电机数学模型。对具有两套三相绕组互隔30°电角度的六相永磁无刷电动机系统进行仿真并与实验数据比较,结果表明该数学模型能准确分析计算电机的性能,并得出了多相电机可以大大降低转矩波动的结论。     

基于试验设计方法的无刷直流电机结构优化设计

齿槽转矩是永磁电机的固有现象,造成电机转矩脉动,影响电机的在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。本文利用响应面法对无刷直流电机的结构进行优化,抑制其齿槽转矩,从而提高控制系统性能。以一台4极6槽无刷直流电机作为研究对象,采用试验设计方法筛选电机各结构参数,得到电机齿槽转矩与主要结构参数之间的数学模型,计算出可使齿槽转矩最小的结构参数最优组合,并通过有限元方法验证计算结果的正确性。实验结果表明,优化后的无刷直流电机的齿槽转矩有效减少了90%,试验设计方法是可以迅速求得全局最优解的有效的电机优化方法。     

双余度无刷直流电动机建模与热损对比分析

建立了绕组隔槽与同槽嵌放两种结构的双余度无刷直流电机(DR-BLDCM)数学模型,运用MATLAB软件研究了两种双余度无刷直流电机内外部特性,主要分析和计算两种电机额定负载运行时的铜损以及铁损,特别针对电机容易出现的绕组断路故障进行电机本体发热分析。仿真结果表明,电机正常运行和绕组断路故障状态下隔槽嵌放结构发热量比同槽嵌放分别小3.32%和14.87%,运行效率较高。     

奇偶数槽对永磁无刷直流电机性能的影响

介绍了永磁无刷直流电机设计过程中绕组形式的确定,并利用Maxwell2D有限元软件建立电机模型进行处理,从而集中分析了电枢奇偶数槽Z的不同对永磁无刷直流电机性能的影响。结果表明,Z为奇数的Z／p会产生不平衡径向磁拉力,不利于电机的整体性能。     

一种新型无轴承无刷直流电机电磁性能的有限元分析

将磁悬浮技术引入传统无刷直流电机中得到了二自由度无轴承无刷直流电机,从而实现了无刷直流电机的更高转速运行。针对所采用的新型绕组结构,深入分析了电机悬浮力的产生机理,并运用Ansoft/Maxwell软件对电机电磁性能进行了有限元分析,通过对仿真结果的研究,确定了磁饱和对电机悬浮力产生的影响及转矩绕组电流与悬浮绕组电流的最佳取值范围,并验证了所设计无轴承无刷直流电机的自解耦特性,从而证明该新型无轴承无刷直流电机设计方案的可行性,降低了其控制系统的设计难度。     

永磁无刷轮毂电机分数槽绕组的设计与分析

永磁电机由于齿槽效应产生的定位转矩和转矩脉动,在转速较低的轮毂电机中尤为显著.无刷直流电机常用的整数槽绕组节距较大,且绕组相互重叠,使得绕组端部很大.该文对于极对数不同的整数槽绕组电机模型和分数槽绕组电机模型的绕组和定位转矩进行对比研究.理论分析表明分数槽绕组能够有效减小电机定位转矩与转矩脉动,减小绕组端部长度.最后使用有限元仿真对理论分析进行了验证.     

减少齿槽转矩的无刷直流电机优化设计

永磁无刷直流电机在各种伺服、驱动系统中应用日益广泛,然而其固有的齿槽转矩引起电机的振动和噪声,并影响到控制的精度。对于永磁无刷直流电机来说,影响齿槽转矩大小的有多种因素,本文对一台永磁无刷直流电机通过选择分数槽绕组,合适的槽极配合及优化极弧系数等方法进行优化设计,优化设计后,齿槽转矩的幅值为原方案的1%左右。结果表明,选择分数槽绕组,合理选取极弧系数和极槽配合,是抑制齿槽转矩比较有效、实用的方法。     

多相无刷直流电动机系统建模与仿真

在分析多相无刷直流电动机数学模型和运行原理的基础上,用有限元方法计算模型中的参数,分析并建立了多相无刷直流电动机系统仿真建模的新方法.通过Matlab软件的Simulink和PSB模块,搭建了电机及整个控制系统的仿真模型,仿真结果证明了该方法的有效性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路.     

混合动力汽车用无刷直流电机系统建模与仿真

永磁无刷直流电机具有高效、高功率密度以及良好的调速性能,正逐渐成为电动汽车的首选电机之一.首先利用Matlab软件中的PSB建模方法建立无刷直流电机系统的仿真模型;然后,分别在空载和负载运行状态下对电机系统进行仿真;得出相绕组电流、电磁转矩等波形;最后将仿真结果与实验数据进行比较.结果表明系统仿真模型及仿真结果正确,为系统优化奠定基础.     

永磁无刷直流电机电感分析及优化设计北大核心

永磁无刷直流电机(PM_BDCM)电感参数的大小,不仅直接影响系统的平均转矩等稳态性能,还与电机换相,转矩波动等动态性能密切相关。在研究永磁无刷直流电机主要参数与其运行控制性能的关系基础上,从优化PM_BDCM系统整体运行与控制视角,推导出了电感值的范围从而既能避免换相失败又能减小转矩脉动,并提出了实现永磁无刷直流电机定子电感设计的方法。实验结果证明,利用所提出的方法,对电机电感进行优化设计可以有效地避免电机的换相失败且对转矩脉动有很好的抑制作用。     

双绕组无刷直流电机容错控制系统的实现

针对空间机械臂关节电机伺服系统的可靠性和关节体积重量的矛盾,分析了3种典型空间机械臂关节电机驱动系统的可靠性,确定了机械臂关节电机采用双绕组无刷直流电机结构的方案,建立了双绕组结构无刷直流电机数学模型,设计了双绕组结构无刷直流电机驱动控制系统和容错控制策略,研制了双绕组结构电机关节伺服系统控制平台,进行了容错控制实验和关节位置伺服控制实验.实验结果表明:在重量和体积要求苛刻条件下,采用双绕组结构无刷直流电机伺服系统设计方案,不仅可提高关节的集成度和可靠性,而且没有降低关节位置伺服跟踪性能.     

极槽配合对分数槽外转子无刷直流电机性能影响研究

介绍了无刷直流电机(BLDC)分数槽绕组的极槽配合原则,分析了极槽配合对外转子无刷直流电机绕组连接方式、绕组系数、气隙磁场、计算极弧系数、齿槽转矩、定子磁动势谐波、定子铁损耗等影响,并通过Ansoft和Matlab软件对12槽8极、12槽10极、12槽14极和12槽16极四种极槽配合电机进行仿真,验证了理论分析的结果,为电机设计提供了理论依据。     

无刷直流电机集中式绕组槽极数选择优化分析

本文着重对无刷直流电机采用集中式绕组时定子槽数与极数的配合问题进行分析研究,选择适当的槽极数来降低电机铁心损耗和电机齿槽转矩,以达到优化电机性能的目的.     

基于模糊自适应ADRC的无刷直流电机电流控制

针对传统PID控制下无刷直流电机电流脉动较大,转矩脉动显著的问题,在研究电机数学模型和自抗扰控制器原理基础上,提出一种基于模糊自适应ADRC的无刷直流电机电流控制器.采用模糊推理方法对ADRC参数在线自整定,将电机电流脉动等视为系统的未知干扰,利用该文设计的控制器以改善馈电电流波形,抑制电机转矩脉动.实验结果验证了所提出控制方案的有效性,是一种新型的无刷直流电机电流控制方式.     

无刷直流电机PWM调制方式与转矩脉动关系研究

针对无刷直流电机的双斩和四种单斩PWM调制方式，分析调制方式对电机稳态转矩脉动的影响．建立稳态及换向过程中电机相电流及电磁转矩的数学模型。基于Matlab无刷直流电机的仿真模型，研究换向转矩脉动与各种单斩PWM调制方式的关系。     

多绕组永磁无刷直流电机容错性能研究

本文提出一种多绕组永磁无刷直流电机及其控制系统拓朴结构,将定子绕组设计成四个独立的三相绕组,共用同一个转子,构成四个子电机,由四个逆变器供电,可对各子电机进行单独控制。本文建立了该电机及控制系统基于Maxwell 2D和Simplorer的联合仿真模型,仿真了样机的磁场分布、空载反电势及稳态运行性能,并研究了该系统在子电机开路、短路等故障模式下的转矩补偿方法,验证了上述拓扑结构的电机具有良好的容错性能。     

考虑IGBT特性的无刷直流电机数学模型

对于重要应用场合的无刷直流电机驱动系统,由于试制周期长、成本高,在设计阶段进行系统的性能准确预测是十分必要的.目前对无刷直流电机模型的研究中认为功率开关管、反并二极管是理想的,未考虑功率器件特性对模型的影响.作者提出了IGBT、反并二极管特性参数的等效方法,建立了无刷直流电机考虑功率器件特性的数学模型,并利用建立的模型研究了IGBT、反并二极管特性对电机相电流、转矩预测结果的影响.