定子齿开槽对六相电机齿槽转矩的影响

针对六相永磁电机齿槽转矩过高引起振动和噪声问题,以一台12槽10极表贴式永磁电机为例,提出一种在定子齿开辅助槽的方法降低齿槽转矩。分析永磁电机齿槽转矩的工作原理,推导出齿槽转矩与开槽结构的解析关系;对定子齿开槽方法进行设计,进一步对辅助槽位置、数量和尺寸进行分析和优化;对开槽前后电机进行有限元仿真分析,并与初始电机进行性能对比。结果表明：定子齿开辅助槽对于抑制齿槽转矩有着显著作用,最大可减小约91.8%。结果验证了该方法的可行性和有效性。     

定转子双开槽对永磁同步电机齿槽转矩的影响

针对内置式永磁同步电机齿槽转矩过高导致的振动和噪声的问题,提出一种定子开矩形槽转子开弧形槽的电机模型,可以在不牺牲输出转矩的情况下抑制齿槽转矩。在分析齿槽转矩的基础上,以8极36槽内置式永磁同步电机为例,通过有限元仿真,分析在定转子上单独开辅助槽以及同时开辅助槽时,电机齿槽转矩随辅助槽参数的变化。然后对优化前后电机的性能参数进行对比,验证了所提方法的可行性。仿真结果表明,齿槽转矩随辅助槽参数的变化先减小后变大,定转子同时开辅助槽时,齿槽转矩削弱了92.01%,相较于单独在定子或转子开槽,可以更好地削弱电机齿槽转矩,且双开槽模型可以更有效地削弱气隙磁密谐波,提高电机的输出转矩。     

六相永磁同步电机转矩波动抑制研究

为了进一步降低电机的转矩波动,针对24槽10极六相永磁同步电机提出了一种定子采用非对称槽孔,转子采用非对称磁障相结合的非对称结构,通过有限元软件对电机的输出平均转矩、齿槽转矩以及空载感应电动势等性能进行分析计算.结果表明,新型非对称结构能进一步降低转矩波动,并且电机的总体性能也能得到小幅度的提升,验证了该新型非对称结构...     

基于遗传算法的高速永磁电机联合仿真优化

为提升高速永磁同步电机(HSPMSM)优化效率与电磁性能，提出一种基于遗传算法和TOPSIS法的HSPMSM联合仿真优化方法。首先，借助ANSYS Maxwell有限元仿真软件对HSPMSM进行参数化建模，进一步建立4极30槽HSPMSM的Maxwell&Workbench&Optislong联合仿真模型；其次，运用遗传算法对电机进行全局多目标优化得到Pareto解集，使用优劣解距离法(TOPSIS)从解集中客观选取最优高速永磁同步电机设计方案；最后，对比优化设计前后高速电机的各项性能，仿真结果表明采用遗传算法和TOPSIS法不但提升了高速电机多目标优化效率，且有效削弱电机转矩脉动和齿槽转矩，电机转矩脉动从6.21%降低至2.96%,电机齿槽转矩从0.341 N·m降低至0.052 N·m,降低了85%。     

分段磁钢永磁同步电机混合算法优化设计

永磁同步电机因使用磁钢提供磁通,简化了电机转子结构从而提高了电机的运行可靠性;另外,因无需励磁电流省去了励磁损耗,从而具有高效率、高功率密度等优点。但传统永磁同步电机由于存在齿槽转矩和磁阻转矩,存在电机输出转矩脉动较大的问题。针对该问题,以提高电机平均输出转矩、降低电机输出转矩脉动和减小电机气隙磁密总谐波失真为优化多目标,建立一种分段磁钢永磁同步电机模型。选择电机转子关键结构参数为优化参数,通过田口算法优选出对优化目标影响较大的结构参数,再采用响应面法拟合优化目标曲线确定最优参数组合,实现分段磁钢永磁同步电机多目标优化,并通过仿真验证了有效性。最后试制了一台三相48/8极的样机并进行了试验,试验结果验证了电机结构及优化方法的合理性。     

E型分块定子永磁同步电机热分析及优化

分块定子永磁同步电机作为一种新型电机拓扑结构,具有高容错性、高转矩密度等特点,同时存在电机损耗大的问题,威胁到电机性能的稳固性。以E型分块定子永磁同步电机为研究对象,分析电机损耗机制,研究不同运行工况下电机损耗变化规律;采用磁热双向耦合法对电机进行热分析,并基于热分析结果采用响应面优化方法对电机进行多目标优化设计。优化后,电机平均输出转矩提升了14.15%,涡流损耗降低了55.99%,平均温升降低了12.62%。最后通过实验验证了双向磁热耦合法的准确性及优化设计的有效性。     

超强型齿层永磁混合式步进电机结构原理及性能分析

结合定子永磁混合式步进电机和超强型混合式步进电机结构及性能优点,提出一种仅在定转子齿层放置永磁磁条的超强型齿层永磁混合式步进电机,具有定转子结构简单、转矩和功率密度高、电磁场二维分布、设计分析计算方便等特点。针对电机结构特征、运行原理及转矩提升机制进行理论分析。基于归一化分析方法和二维有限元计算,探究齿高、齿宽、齿距、气隙等齿层参数变化对空载反电势、定位转矩、输出转矩、转矩脉动、保持转矩等电机性能的影响规律,提出该类电机齿层参数优化设计准则。将同规格定子轭部永磁混合式步进电机、定子齿层永磁混合式步进电机与所提出的超强型齿层永磁混合式步进电机进行性能比较研究,验证了理论分析的正确性及新型电机结构性能的优越性。     

微型永磁电机转子辅助槽参数对齿槽转矩影响研究

永磁电机作为微型电机广泛应用于工业领域,但其齿槽转矩会引起振动和噪声,降低系统控制精度。为削弱齿槽转矩,基于齿槽转矩产生机制,结合能量法与傅里叶分解法,推导转子齿上开设辅助槽的永磁有刷直流电动机的齿槽转矩的数学解析式。基于Ansoft Maxwell对某款电机转子齿上开设辅助槽的数量、位置、槽口宽度、辅助槽深度以及辅助槽的形状等相关参数对齿槽转矩的影响进行分析,得到辅助槽参数和齿槽转矩峰峰值之间的关系,确定了辅助槽各优化参数的合理取值。优化结果表明：电机的齿槽转矩得到了有效抑制。     

基于恒流源的无刷直流电机转矩脉动抑制方法

为了抑制永磁无刷直流电机在传导区(非换相期间)的转矩脉动,提出基于恒流源的永磁无刷直流电机的控制方法。对永磁无刷直流电机在传导区(非换相期间)转矩脉动的机理进行全面分析,提出基于恒流源的永磁无刷直流电机的控制方法。该方法从理论上消除了无刷直流电机在传导区内的非导通相续流现象,从而有效抑制传导区内的转矩脉动、降低了开关损耗,而且使用单一直流母线电流反馈闭环控制,控制系统简单,提高了可靠性。应用MATLAB/SIMULINK实现了基于恒流源的永磁无刷直流电机双闭环控制系统仿真,通过仿真结果对比,验证了该控制方法可以有效抑制电磁转矩脉动。     

机器人关节永磁同步电机结构多目标优化

为提高机器人关节用无框永磁同步电机效率、减小齿槽转矩和转矩脉动,通过能量法推导出电机齿槽转矩解析式,确定影响电机转矩性能的4个重要参数：气隙长度、永磁体厚度、永磁体极弧系数、定子槽口宽度,并使用有限元方法分析各个参数对齿槽转矩的影响。基于响应面方法和多目标遗传算法,建立响应面回归模型,以提高电机效率和降低齿槽转矩为目标,得到永磁同步电机的帕累托前沿。最后根据约束条件和设计目标选择最优解,并利用有限元分析对初始方案和优化后方案进行对比分析。结果表明：该多目标优化方法可以设计出兼顾高效率和低齿槽转矩的目标电机。     

磁极偏转永磁辅助同步磁阻电机优化设计

针对永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动大和转矩不足等问题,提出磁极偏转永磁辅助同步磁阻电机结构,并对电机结构进行多目标优化。为选取出电机最佳的结构参数,利用有限元法对电机进行仿真分析,结合二维等高线法,选出电机结构参数初始优化范围。利用Taguchi法建立初始参数优化正交表,结合所设计的8极48槽电机结构,对正交表中数据进行建模仿真,进而对电机结构参数进行优化调整。根据所提出的方案设计研制试验样机。结果表明：优化后的磁极偏转电机结构转矩提升8.1%,转矩脉动下降5.6%,验证了所提电机结构的合理性。     

永磁无刷直流电机性能的影响因素的数学推导与仿真分析

在理论上推导出电机性能的影响因素是科学设计电机的前提。为了在理论上推导出影响永磁无刷直流电机的电磁转矩和电磁效率的影响因素,并用虚拟仿真加以验证,按照电机学的粘性阻尼理论,结合电磁学基本原理推导了电磁转矩和电磁效率关于各设计变量的公式。通过公式可以发现,此类电机的电磁转矩和电磁效率可用多元函数来表达,两者的决定性因素是额定电压、平均半匝长系数、永磁体厚度、极数和气隙等设计参数,并且经过数学分析可以得到电磁转矩和效率关于各设计变量的变化趋势。为了进一步证实理论推导的正确性,ANSYS Electronics Desktop软件的RMxprt模块进行了此类电机性能影响因素的仿真分析,分析结果与理论研究基本一致。这些趋势可以为永磁无刷直流电机研发人员选取优化设计变量和调整变量的数值提供方向。     

永磁同步电主轴定子齿形对转矩脉动影响

文中提出了利用有限元法来减小永磁同步电主轴转矩脉动的一种方法。通过建立仿真模型来分析计算电主轴的磁场分布和气隙电磁力密度。在分析过程中,以4级18槽电主轴为例,通过改变定子齿形结构来降低电主轴转矩脉动,进而降低电主轴的噪声和振动。综合考虑影响转矩脉动的因素,在不影响永磁同步电机主轴运行性能的前提下,设置合理的定子齿形结构,可以在一定程度上削弱转矩脉动。此方法为永磁同步电主轴的优化设计提供了参考。     

永磁无刷直流电机性能的影响因素的数学推导与仿真分析（英文）

在理论上推导出电机性能的影响因素是科学设计电机的前提。为了在理论上推导出影响永磁无刷直流电机的电磁转矩和电磁效率的影响因素,并用虚拟仿真加以验证,按照电机学的粘性阻尼理论,结合电磁学基本原理推导了电磁转矩和电磁效率关于各设计变量的公式。通过公式可以发现,此类电机的电磁转矩和电磁效率可用多元函数来表达,两者的决定性因素是额定电压、平均半匝长系数、永磁体厚度、极数和气隙等设计参数,并且经过数学分析可以得到电磁转矩和效率关于各设计变量的变化趋势。为了进一步证实理论推导的正确性,ANSYS Electronics Desktop软件的RMxprt模块进行了此类电机性能影响因素的仿真分析,分析结果与理论研究基本一致。这些趋势可以为永磁无刷直流电机研发人员选取优化设计变量和调整变量的数值提供方向。     

装配间隙对定子模块化永磁电机齿槽转矩的影响

为降低部分电机定子绕组下线难度,文章在原始定子结构基础上,采用一种模块化定子结构。由于模块化定子制造及装配精度限制,使定子齿部与定子轭部接触面之间存在一定装配间隙,该间隙影响电机的齿槽转矩。首先建立模块化定子永磁电机有限元模型和分析齿槽转矩产生机理,然后采用有限元技术分析模块化定子不同装配间隙参数对齿槽转矩影响规律,最后提出了合理的装配间隙。研究表明:合理装配间隙的模块化定子可以有效地削弱永磁电机齿槽转矩、提高电机电磁性能。     

基于重复控制补偿的无刷直流电机双环控制

近年来永磁无刷直流电机得到了广泛应用,但转矩脉动引起的转速波动限制了其在伺服领域的发展.由于转矩脉动是随转子角度变化的周期性函数,故设计了一种新型的基于重复控制补偿的双环控制器.运用Simulink分别对基于重复控制补偿的双环控制器和常规PI双环控制器进行仿真.结果表明,基于重复控制补偿的双环控制策略在无刷直流电机控制系统中对周期性转矩脉动具有很好的抑制性.     

基于整槽偏移对齿槽转矩和铁心损耗的研究

为削弱电动汽车轮毂电机的齿槽转矩和铁心损耗,提出一种基于定子整槽偏移的方法对上述问题进行研究。推导电动汽车轮毂电机齿槽转矩和铁心损耗计算公式,确定轮毂电机的参数,建立轮毂电机几何模型;将各个不同偏角的模型导入有限元仿真模型中,分别对齿槽转矩和铁心损耗进行仿真计算,并验证模型的正确性。结果表明：整槽偏移角为3°时的轮毂电机模型,其齿槽转矩和铁心损耗均能取到最优值,且齿槽转矩降低幅度约为98%、铁心损耗降低幅度约为65%、一次谐波降低幅度约为96%。仿真结果验证了基于定子整槽偏移的方法对齿槽转矩、铁心损耗和一次谐波具有明显的抑制作用。所提方法为电动汽车轮毂电机齿槽转矩和铁心损耗的优化设计提供了参考。     

基于MC9S12DG128的无刷直流电机矢量控制系统

以MC9S12DG128为控制核心,提出一种id=0的矢量控制方法实现无刷直流电机转矩平滑控制,并设计无刷直流电机矢量控制程序,最后得出无刷直流电机矢量控制在Matlab/Simulink仿真平台下的仿真结果.仿真结果表明:利用id=0矢量控制方法,能够很好地抑制和消除转矩脉动,实现无刷直流电机转矩的平滑控制.     

非对称V形内置式永磁同步电机电磁特性分析

非对称磁极内置式永磁同步电机可以在不降低电磁转矩的情况下有效降低齿槽转矩和转矩脉动，拓宽调速范围，电机结构可靠，制作难度低，在转矩性能要求高的场合具有广泛的应用前景。为研究非对称磁极转子磁场偏转后引起的电机电磁特性的变化，建立了新的数学分析模型，结合有限元分析方法对不同磁极结构永磁同步电机的电磁性能展开分析。仿真结果表明：非对称磁极结构可有效降低内置式永磁同步电机的转矩脉动和齿槽转矩；磁极正向偏移后在最大转矩电流比控制策略下具有更宽的恒功率区调速范围。最后，给出了非对称磁极永磁同步电机在实际工程应用时控制策略的实现方法。     

一种永磁同步电主轴转矩脉动和电磁力波的抑制方法

针对磁极为平行充磁且两边平行的表面式永磁同步电主轴存在转矩脉动和径向电磁力波的问题,提出一种磁极结构优化方法以抑制转矩脉动和径向电磁力波。基于等效面电流法建立磁极表面半径为任意值的永磁同步电主轴转子气隙磁场的解析模型;综合研究转子气隙磁场对定子开槽电主轴转矩脉动、径向电磁力波的影响;在最小气隙长度不变的前提下,确立优化目标(气隙磁通密度的谐波和幅值),并通过迭代计算的方式得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案(方案一结构和方案二结构);最后,通过有限元法验证转子气隙磁场解析模型的有效性,并对原结构电主轴、方案一结构电主轴和方案二结构电主轴的转子气隙磁场谐波、转矩脉动、齿槽转矩、平均转矩和径向电磁力波进行对比分析。结果表明:该优化方法可以得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案,实现原电主轴指定阶次磁通密度谐波、转矩脉动和径向电磁力波的综合抑制。