盘式永磁电机的分数槽绕组齿槽转矩分析

由齿槽转矩造成的推力波动是影响盘式永磁电机运行性能的一个重要因素.为削弱齿槽转矩,采用基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法推导出了齿槽转矩解析表达式,在此基础上研究了分数槽绕组对齿槽转矩的削弱作用,结合定子槽口宽度对齿槽转矩的影响,提出了减少盘式永磁电机齿槽转矩的优化方案,并利用有限元法对此优化方案进行了仿真分析和验证.研究结果证明,采用分数槽绕组和槽口优化相结合的方法能有效地削弱盘式电机的齿槽转矩.     

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.     

双定子风力发电机齿槽转矩的削弱研究

以永磁直驱为基础,将新型电机结构—双定子运用到大型风力发电机上,与单定子电机相比,拥有更高的转矩密度和功率密度,还能提高电机内部空间的利用率。但双定子电机的齿槽转矩一般比单定子结构要大,需要进行削弱。求出双定子电机齿槽转矩表达式,对不同弧极系数、不同极槽配合数和内外定子相对位置改变对齿槽转矩的影响进行分析,最后运用Ansys有限元分析软件进行仿真验证。证明选取优化后的相关双定子电机参数可以有效地削弱齿槽转矩,减少电机的转矩波动,保证电机的平稳运行。     

基于转子优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法

针对内置V型永磁同步电机(PMSM)齿槽转矩的问题,提出一种结合转子分段斜极与影响极弧系数的磁极参数的方法削弱齿槽转矩。首先根据解析式推导出分段斜极与齿槽转矩的关系,得到最佳分段数与斜极角度,然后推导出削弱齿槽转矩的最佳极弧系数,以最佳极弧系数为目标改变磁极参数,最后以一台8极48槽的永磁同步电机为例,通过有限元仿真验证该方法的正确性。研究结果表明:转子分段斜极与磁极参数结合的方法能有效削弱齿槽转矩。     

车用微型永磁直流电机的齿槽转矩优化

过大的齿槽转矩会造成电机转矩波动、产生噪音和振动,是永磁电机高精度高性能优化设计的关键因素。研究中以某4槽10极汽车座椅永磁有刷直流电机为例,通过建立电机相应的电磁场模型以及理论分析,探究了电磁力、永磁体的极弧系数和偏心距参数对电机振动的影响,提出了减小齿槽转矩的电机结构综合优化方案。通过Ansoft Maxwell电磁仿真与实验测试,验证了所设计方案的有效性;与原设计相比,优化结构后的电机,齿槽转矩降低了85.95%,振动减小了80%,噪音减小了11%。     

低速大力矩圆筒永磁直线电机齿槽力分析

为削弱圆筒永磁直线电机的齿槽力,采用了一种基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法,推导出了圆筒直线电机与结构参数有关的齿槽力表达式。在此基础上,研究了定子极距所作的微小改变和极弧系数的优化选择对齿槽力的影响,提出了减少电机齿槽力的优化方案,并利用有限元法对其进行了验证。通过抽油机实际测试,其测试结果证明所提出的方法是正确有效的。     

永磁同步型机床电主轴齿槽转矩抑制方法研究

齿槽转矩引起的转矩脉动会影响永磁同步电主轴电机转矩的平稳性,进而影响加工工件的表面质量。针对传统的工程解析法假设条件多,难以考虑磁路饱和、漏磁和复杂结构等因素,计算结果与工程实际存在较大差距的不足,采用有限元法定量研究了永磁电机定子槽口宽度、斜槽、极弧系数和永磁体偏心距等对齿槽转矩及力能特性的影响规律。揭示了齿槽转矩产生的物理机理,提出了通过优化电机结构参数抑制齿槽转矩的具体策略。研究表明:依据所提策略优化后的电机参数能使永磁电机齿槽转矩显著减小,同时电机的动态特性得到提升。     

永磁直线电机结构参数的DFSS和响应面法优化

在研究潜油直线电机的参数匹配过程中,提出了一种圆筒型永磁同步直线电机结构参数优化设计方法。基于一种六西格玛设计(DFSS)理念,结合数理统计理论,分析了气隙长度、定子轭厚度、齿宽、齿形角、主磁通永磁体有效长度、半闭口槽宽、极弧系数等参数对电机电磁推力及齿槽力影响。以增大推力及降低齿槽力为优化目标,采用2IV 7-3部分析因试验设计法,对电机主要本体结构参数进行筛选优化。分别筛选出了影响电磁推力和齿槽力的显著因子,并利用响应面法建立了相应的非线性数学模型。通过多目标遗传算法获得了Pareto最优解,得出最优结构参数组合。优化前后有限元仿真结果表明:平均电磁推力提升了28.83%,齿槽力降低了18%,推力及齿槽力波动显著减小;基于DFSS和响应面的优化方法用于研究潜油直线电机电磁结构参数优化是可行的。     

Ansoft Rmxprt无刷直流电动机设计

永磁无刷直流电机(BLDCM)有体积小、重量轻、效率高等优点,本文的电机本体设计按照已确定好的技术要求和技术参数,选择永磁材料,确定电磁负荷、极弧系数等主要电磁参数进行.并利用电机设计软件Rmxprt建立了电机模型同时对模型的运行进行了分析,利用电机的参数与齿槽的变化关系分析转矩和扭矩对齿槽槽口大小的影响,进而优化永磁...     

高推力永磁直线同步电动机电磁结构研究

介绍高推力永磁同步直线电动机的原理和特点,指出端部效应和齿槽效应会产生定位力及其波动,提出具有段间 移位的分段式轮换对称初级绕组和铁芯的电磁结构设计方案,分析该方案对端部效应和齿槽效应的消弱作用。分析结 果表明,该方案可以有效改善高推力永磁同步直线电动机的推力平稳性。     

抑制永磁同步电机转矩脉动的转子再设计方法

为抑制再制造永磁同步电机的转矩脉动,提出了单一极内偏心槽、组合偏心槽、磁桥优化的递进再设计方法。以车用JEEMC01003B型永磁同步电机为研究对象,解析了单一极内偏心槽和组合偏心槽对齿槽转矩和谐波转矩的影响。在此基础上进行了磁桥再设计,综合优化了转矩脉动。研究结果表明：与原电机相比,再制造电机的转矩脉动减小了3%,平均转矩增大了0.2 N·m,齿槽转矩减小了6%,铁耗减少了4.7 W/kg,磁密畸变率降低了5.6%,效率提高至97.60%,电机性能明显得到提升。     

Precision motion control of permanent magnet linear motors

In the paper, a method of precision motion control for permanent magnet linear motors is proposed. Unlike rotational motors, permanent magnetic linear motors are more sensitive to various force disturbances because of the reduction of gears. So, as a feedback compensator, a disturbance observer is used to compensate the force disturbances based on the disturbance model. But the force disturbances of permanent magnetic linear motors cannot be fully compensated owing to the error of dynamic model, inaccurately detected velocity and acceleration, especially when a permanent magnetic linear motor runs in low speed. Further analysis shows that the force ripple is the main force disturbance when the velocity of a PMLM is close to zero, and the disturbance model denotes that the force ripple is position dependent. In order to further suppress the force disturbances of permanent magnetic linear motors a feedforward neural network using the BP algorithm is proposed to approximate and compensate the force ripple. The experimental results show that the force ripple is efficiently alleviated and the high positioning precision can be achieved by using the proposed precision motion control method.     

盘式永磁电机齿槽转矩的分析与抑制

在对用于油田抽油机的大力矩低速盘式永磁电机的研究过程中,为削弱齿槽效应所引起的转矩波动,采用了一种以有限元电磁场计算为基础的磁极尺寸优化设计方法,确定了采用磁极分段移位法时的最佳位移量,并通过优化分段磁钢的径向尺寸,实现了削弱齿槽转矩的目的。研究结果表明,该设计为大力矩低速盘式永磁电机设计提供了参考依据。     

Analysis and experiments of a novel synchronous PM planar motor with minimized cogging force

We deal with analysis and experiments of a novel moving-coil-type synchronous permanent magnet planar motor (SPMPM) with reduced cogging force. Our previous study assumed that the equation of magnetic flux existing between a permanent magnet (PM) and core was a second-order polynomial, and the minimum cogging force was theoretically and geometrically calculated without FE analysis. In this paper, the cogging force of SPMPM with an iron core is calculated exactly using geometrical factors, which are desired for determining the magnetic flux density. The analytical results of the cogging force using the factors agree well with those obtained by FE analysis and experiment. Several methods for reducing the cogging force of the SPMPM, such as separation and arrangement of the iron core, addition of an extra core, and addition of auxiliary core teeth, are introduced in this paper. Velocity control experiments of the SPMPM with modified and unmodified cores are carried out and the results are compared with each other. The velocity ripple of SPMPM with a modified core is much smaller than that of SPMPM with an unmodified core.     

新颖高频动圈式永磁直线电机的研究

针对常规动圈式永磁直线电机在电磁力、响应时间和响应速度等性能上的不足,从永磁体结构入手,对比单个永磁体不同的磁化技术和多个永磁体不同的阵列结构,提出了一种新颖八片瓦型有气隙Halbach磁化阵列动圈式永磁直线电机。对其静态磁场和瞬态磁场的分析以及实验结果表明,线圈与永磁体间的作用力能提高40%以上,仿真频宽接近350 Hz/-3 dB,响应时间为0.004 s。而实验频宽达到300 Hz/-3 dB,与仿真结果基本吻合,表明所设计的动圈式永磁直线电机具有高频和快速响应特性,能很好地满足高速电液比例控制系统的要求。     

考虑定位力及波纹力的电磁悬架作动器波动力抑制方法

针对轮边驱动电动汽车设计了一种直驱式的电磁悬架作动器。针对作动器存在的电磁力波动大的问题,提出了从空载定位力及负载波纹力两方面进行抑制的方法。建立作动器的磁场理论计算模型,通过对绕组磁链及感应电动势进行解析,验证了有限元模型的正确性。空载情况下基于有限元模型参数化分析了端部齿长度对定位力的影响,改进了定子长度。以感应电动势总谐波畸变率THD值作为评价指标,考虑了负载情况下的波纹力,通过改进槽口的宽度,以减小THD值及电磁力的波动。结果表明：当定子长度为182 mm时,定位力最小为24.0N,减小了75.6N;当槽口宽度为4.5 mm时,感应电动势THD值最小为4.5%,波纹力减小了3.2N。改进后作动器电磁力波动值仅为20.8N,降幅为80.1%,有效解决了波动力大的问题。     

Simulation analysis of cogging torque of permanent magnet synchronous motor for electric vehicle

This paper proposes a new approach to study generation mechanism and influence factors of cogging torque of permanent magnet synchronous motors, in order to improve the operational performance and riding comfort of electric vehicle. Based on energy method and Fourier expansion, the method of predicting cogging torque is proposed. Two-dimensional finite element model of in-wheel motor is established by Maxwell software, and electromagnetic character of that is analyzed. Skew slot, pole arc coefficient and width of slot mouth are analyzed and studied by finite element method, in order to realize the change regularity of cogging torque. Cogging torque curves under the different skew slots, the different pole arc coefficients and the different widths of slot mouth are obtained, which can effectively reduce the cogging torque of in-wheel motor, but they still exists some limitations. The final simulation analysis results are in good agreement with the theoretical predicting results, which indicates that this method can be used to afford a theoretical basis to reduce the cogging torque and optimize the in-wheel motor of electric vehicle in the future.