两相4/2极高速开关磁阻电机多阶气隙优化

针对传统两相4/2极高速开关磁阻电机运行过程中转矩死区和大转矩波动这一问题,对传统开关磁阻电机数学模型中影响转矩死区和转矩波动的因素进行了研究,提出了一种基于两相4/2极开关磁阻电机的多阶阶梯式气隙设计的优化方案。利用Matlab拟合生成了气隙长度与气隙电感大小关系曲线,得到了不同阶数开关磁阻电机模型下阶梯式气隙各阶气隙长度的最优解,采用Maxwell 2D静态和动态仿真计算,计算了静态转矩波动系数、静态合成平均转矩和动态转矩波动系数等参量,分析比较了不同阶数的阶梯式气隙开关磁阻电机模型的电机运行情况。研究结果表明:采用多阶气隙极弧优化设计方法可以有效改善传统两相4/2极开关磁阻电机的运行情况,消除了转矩死区,降低了转矩波动,提高了运行质量。     

电机转矩脉动抑制的谐波消除法

考虑到电机转矩谐波的存在使电机的转速发生波动引发系统的振动和噪音,提出了电机转矩脉动抑制的谐波消除策略。该策略用解析法推导了无刷直流电动机的转矩公式,公式中以转子转角为自变量,综合考虑了气隙磁密,定子电流的各次谐波成分以及绕组的不同结构。并根据电磁转矩和定位力矩的特性,提出了电机转矩脉动抑制的谐波消除法。仿真结果验证了所提方法对电动机转矩抑制的效果。     

基于场路耦合法的大型异步电机气隙磁场研究

电机气隙谐波磁场影响电机的转矩特性、附加损耗和振动噪声等,准确计算电机电磁场尤其是气隙磁场的分布显得尤为重要.利用ANSYS软件,基于场路耦合法,建立大型异步电机电磁场场路耦合分析模型,通过对大型异步电机的电磁场进行计算,得出样机在不同运行状态下的磁力线分布图.在此基础上,分析空载和额定运行状态时电机的气隙谐波磁场,研究电机气隙磁场谐波成分与电机开槽和电机负载的关系,为大型异步电机性能的优化提供理论依据.     

磁钢充磁方式对高速永磁电机性能的影响研究

针对高速永磁电机的充磁方式问题,对一台250 k W,67 000 r/min高速永磁电机的径向充磁、平行充磁和Halbach充磁3种永磁体充磁方式进行了研究,对不同充磁方式给高速永磁电机气隙磁场、齿槽转矩、损耗的影响进行了分析。利用有限元分析的方法,根据实际的充磁方式,在有限元软件中建立了高速永磁电机模型,对高速永磁电机不同充磁方式下的性能进行了研究,对比分析了平行充磁、径向充磁及Halbach充磁这3种充磁方式对高速永磁电机气隙磁场、齿槽转矩、定子空载铁耗、转子涡流损耗、额定运行时总损耗等的影响,并且总结了高速永磁电机理想的充磁方式。研究结果表明:采用平行充磁方式时高速永磁电机的气隙磁密波形更趋于正弦、齿槽转矩更小,电机的总损耗最小,运行性能更优。     

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.     

中小型变频电机能效检测研究

变频电机的能效检测与普通异步电机不同,变频电机能效检测时要分基波损耗和谐波损耗进行分析,根据两者的差异,结合普通电机B法检测电机能效的经验,介绍了变频电机能效的试验流程,从热试验、负载试验、空载试验检测所得到的数据中,分析各个损耗的求取。从提高检测质量的角度,用拟合回归曲线的方法,对剩余损耗进行分析,从而较为准确地得出变频电机的效率,希望可以给各实验室一些启示。     

不同气隙长度对电机启动性能的影响分析

在电机设计过程中,只有选定了气隙长度,才能确定转子尺寸,因此电机气隙长度的选取十分重要,可以通过对电机性能的分析与计算来合理选取气隙长度。对于异步启动永磁同步电机,首先应考虑电机采用均匀气隙结构的情况,利用有限元法对异步启动永磁同步电机进行启动分析,得到不同气隙长度对电机启动性能的影响;再通过对启动转矩/转速、启动电流的分析对比,选择较为合适的均匀气隙长度。     

新型交替极永磁游标电机的优化设计与分析

为解决适用于低速场合的永磁游标电机永磁体极数多的问题,通过提高电机的输出性能,提出一种新型交替极永磁游标电机拓扑。通过有限元法对比4种不同的励磁永磁体配置,研究Halbach阵列增强交替极电机输出性能的方式;针对齿槽转矩与输出转矩,对电机的结构参数进行优化设计;最后,分析该电机的电磁性能、气隙磁密和谐波分布。仿真结果表明:与传统交替极电机相比,该新型交替极永磁游标电机在反电势、气隙磁密、齿槽转矩、输出转矩和电机效率上有较好的性能,适用于低速大转矩的应用场合。     

基于材料匹配分析的永磁同步电机优化设计

通过分析永磁同步轮毂电机内嵌式、表贴式、Halbach(哈尔巴赫)阵列式3种永磁体布置方式转子的气隙磁密和对应电流密度上的转矩,得知在相同材料和电流密度时影响轮毂电机转矩的因素主要是永磁体产生的气隙磁密。由于过低的气隙磁密不能让定子材料充分发挥作用,导致无法获得较高的转矩,因此通过采用Halbach阵列形式的永磁体结构,产生聚磁作用,提高气隙磁密,从而提高了电磁转矩。但是,气隙磁密的提高容易使铁芯材料饱和。因此本文在采用Halbach阵列的基础上,分析不同定子铁芯材料和永磁体材料的组合对转矩公式中各参数的影响,最后得出在低速大转矩电机设计中采用高饱和性、高相对磁导率铁芯材料和高剩磁、高矫顽力永磁材料比较适合的结论。     

永磁无刷直流电机的仿真研究

应用Maxwell2D软件,对永磁无刷直流电机进行了气隙磁场的有限元分析,并给出了气隙磁密分布图和反电势波形图,最后计算了电磁转矩。有限元分析的结果不仅验证了电机设计的合理性,还为电机的进一步优化设计提供了依据。     

12/8极开关磁阻电机的转矩数学模型研究

针对三相12/8极开关磁阻电机,在分析其结构和原理的基础上,建立了4支路等效磁路模型,进而得到基于气隙磁导的绕组自感表达式,并推导出气隙磁导表达式;根据电感储能公式,联立绕组自感表达式、气隙磁导表达式,得到电机转矩数学模型。在有限元分析软件Ansys Maxwell 2D中建立电机模型,通过仿真对所求得的数学模型进行验证,仿真结果证明了该转矩数学模型的正确性。     

高效率电动机能效测试与不确定度评定

依据高效三相异步电动机能效测试B法要求,详述检测程序、注意事项,并根据B法建立了不确定度评定模型,利用具体产品检测数据对本系统进行了不确定度计算。采用GB/T 1032-2012 《三相异步电动机试验方法》中B法检测并评定电机能效其不确定度低,对准确检测节能高效电动机效率和电机设计改造提供参考。     

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。     

永磁电机齿槽转矩结构影响因素分析

针对永磁电机的输出转矩波动过大及转动平稳问题,依据二维电磁场设计理论,采用有限元分析方法,研究了永磁电机的极槽配合及气隙长度等影响齿槽定位转矩的因素,得到了这些因素对齿槽定位转矩影响的规律,为后续研究提供了参考.     

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.     

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.     

无刷直流电机的设计及优化

首先,详细研究了提高电机性能的关键性因素,针对无刷直流电机高功率密度设计要求,结合电机学设计理论,通过分析计算,确定电机的极槽配合、永磁体材料及尺寸、定子绕组、定子槽型、定子铁芯结构,完成无刷直流电机的本体电磁设计;然后,通过Ansoft Maxwell仿真软件,构建二维场—路耦合模型,通过有限元方法分析计算电机的稳态场和瞬态场,重点分析了电机的磁力线分布、磁通密度分布和齿槽转矩;最后,针对裂比、长径比、极弧系数、槽口宽度、气隙长度进行优化设计,合理设置参数变量,以齿槽转矩及气隙磁密谐波为优化目标,通过优化尽可能减小齿槽转矩,抑制谐波,最终得到优化设计方案。     

轴向磁化永磁微电机的磁场分析及定子线圈制作工艺

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,采用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行了仿真计算,得出了轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布.分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响,即随着气隙长度的增加,充磁极数多的转子产生的气隙磁密幅值的减小幅度大于充磁极数少的;随着磁体厚度的增加,气隙磁密为一上升曲线,当磁体厚度达到某一点时,气隙磁密幅值基本为一常数;减小转子直径时,随着磁体厚度的降低,平均半径处气隙磁密幅值的减小幅度越来越不明显,但为不使气隙磁密波形变形严重,永磁转子径向长度需至少大于1.5 mm.对高深宽比微结构的制作工艺进行了研究,最终采用深刻蚀成型电铸工艺制作出了直径10 mm微电机在硅片上的平面定子线圈.并将直径20 mm电机的一系列转矩计算结果和实验测得结果进行了比较,计算值和实测值基本一致.分析方法和结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导作用.     

高压电机气隙调整新方法

针对高压电机传统气隙调整方法的不足,推出了新的高压电机气隙调整方法——加速度法,应用效果很好。     

仿生视觉用三自由度复合驱动电机电磁特性的计算与分析

为了解决仿生视觉用多自由度电机的驱动能力不足和定位困难的问题,提出了两种新型复合驱动式三自由度电机结构,分别采用有限元法、解析法求解分析其磁场和转矩。为了准确的说明复合驱动式三自由度电机的可行性,首先对两个不同结构分别建模,然后分析不同转子结构下的气隙磁密值,再结合计算结果绘制出气隙磁密的三维分布图,并给定子线圈通以不同电流,结合转动角度,获得转矩的三维特性,最后基于解析法在球坐标系下建立电磁系统的数学模型,将两种方法的求解结果进行对比验证。结果证明了电机结构的合理性,为进一步的设计与优化研究提供了理论基础。