基于永磁电机齿槽转矩的磁极参数优化

齿槽转矩是永磁电机设计过程中必须考虑的问题之一。通过对齿槽转矩解析式分析,确定优化目标参数,利用有限元软件建立永磁电机仿真模型,研究永磁体剩磁、斜槽数和槽口宽度对永磁电机齿槽转矩的影响规律,确定最优参数,对表贴式永磁电机的齿槽转矩进行优化,减小转矩脉动,提高电机性能。     

考虑温度特性的永磁电机建模及退磁分析

文章以48槽8极V型内置式永磁同步电机为研究对象,针对永磁材料的温度特性,运用有限元分析软件建立考虑温度特性的永磁同步电机仿真模型,计算比较温度变化对电机性能在磁通密度、磁链、反电动势和电磁转矩上的差异,验证了高温对永磁体的退磁风险.     

新型双绕组无轴承磁通切换永磁电机的设计与分析

为了克服传统的转子永磁型无轴承电机的永磁体冷却条件差、散热困难、转子机械强度低等问题,提出了一种新型无轴承磁通切换永磁电机.该电机绕组和永磁体均放在定子上,转子仅由带有凸极的铁心组成,转子结构简单,适合需要1次性转子的人工血液泵的场合.该电机结合了无轴承永磁电机和磁通切换永磁电机的特性,具有悬浮力密度和转矩密度高、悬浮力脉动和转矩脉动低、转矩和悬浮力耦合程度低以及直接方便的悬浮力调节性能等优点.首先介绍了该电机的结构和运行原理,其次建立了电磁转矩和悬浮力的数学模型,以增大转矩密度与悬浮力密度和减小转矩脉动与悬浮力脉动为目标,对该电机的关键尺寸参数进行了优化设计.最后基于有限元法分析了该电机的空载反电动势、转矩、悬浮力以及转矩与悬浮力之间的耦合等电磁性能,验证了该电机的优点.     

基于Motor-CAD的六相容错永磁同步电机仿真设计

为检验六相永磁同步电机的工作性能,对永磁同步电机的结构与特点进行分析,确定了其定转子内外径尺寸、气隙、槽型、轴向长度、极槽数等主要参数;基于Motor-CAD电机仿真软件,对六相容错永磁同步电机进行电磁计算,分析了不同齿宽、槽圆角半径、槽数、永磁体弧长下电机转矩脉动、齿槽转矩的变化,得到了转速为1 500 r/min下的转矩脉动、齿槽转矩、电机最大可能转矩等电机性能指标,并采用螺旋水道水冷方式对电机进行冷却设计,求解出电机各部分的温度数据。通过仿真实验发现,设计的电机符合转矩和温度要求。     

削弱永磁电机齿槽转矩的方法研究

齿槽转矩的削弱是永磁电机研究的难点和重点。为了有效削弱永磁同步电机的齿槽转矩,文中从直接影响齿槽转矩的斜槽、极弧系数、槽口宽度等相关因素的方面进行分析,在此基础上提出斜槽、极弧系数、槽口宽度的最佳确定方法,进而削弱齿槽转矩。最后利用有限元法进行验证,结果表明,设计的电机能够达到有效削弱齿槽转矩的目的。     

车用永磁直流电动机齿槽转矩优化设计

运用能量法和傅里叶分解法,针对车用永磁直流电动机的齿槽转矩产生机理,推导其齿槽转矩解析式。采用ANSYS Maxwell有限元仿真软件对永磁直流电动机进行二维瞬态磁场分析,通过有限元分析的方法研究不同槽口宽度和不等厚永磁体对永磁直流电动机齿槽转矩的影响。为样机齿槽转矩的优化提供一种合理的槽口宽度和不等厚永磁体组合。结果表明,该优化组合方案可以有效地削弱样机的齿槽转矩。     

新型永磁电机在水泵变频调速系统

Halbach电机是一种新型永磁电机：独特的永磁体结构不仅使其磁极磁场呈正弦分布，而且还可以增加气隙磁通密度，削弱转子轭部磁通密度，这使得在提高电机的功率密度的同时，又可减小电机的体积和提高电机的效率。为提高水泵调速系统的性能设计了Halbach电机本体以及以TMS320F2407A为核心的变频调速系统；为减少加电瞬间对电路器件的冲击效应，在硬件电路中加入了软启动电路。实验数据证明Halbach永磁同步电机在此系统中具有较大的优越性。     

低温环境下车用启动电机工作特性仿真与结构优化

建立了永磁同步电机的数学模型,进行了电机的理想空载特性仿真,考察了气隙厚度、永磁体厚度、极弧系数等参数对电机空载特性的影响。采用准牛顿算法对电机的结构参数进行了全局优化,结果表明:当电压不变,温度在30℃到-35℃区间时,随着温度的下降,电机的输出功率、转速、转矩随着电枢电流的增大而增大;当温度不变,电压下降时,电机的输出功率、转速、转矩随着电枢电流的增大而降低;优化后,电机工作效率提高了10%,转速提高了60 r/m in,转矩提高了0.5 N.m,最大功率提高了0.15 kW。     

基于粒子群算法的永磁同步电机噪声的优化

合理选择永磁同步电机的结构参数(磁极厚度、极弧系数、槽深、磁极偏心距、槽口宽度)可以在一定程度上抑制永磁同步电机的噪声。为了优化永磁同步电机的噪声,首先利用正交试验选取一定数量的样本;然后利用支持向量机对噪声进行拟合,得到回归方程;利用具有约束条件(保证足够电机转矩)的粒子群单目标优化算法对回归方程进行寻优,得到优化后的噪声值;最后将优化后的结构参数代入电机模型中对噪声值进行求解,与优化前的噪声值进行对比     

基于Ansoft的永磁同步电动机设计与仿真

根据永磁同步电动机的额定数据,对电机的转子、定子及气隙进行设计计算;然后运用Ansoft软件对所设计的电机进行建模,仿真求解电机在空载和稳态下的感应电动势、齿槽转矩、转矩、感应电流,最后运用仿真结果计算电机的直轴和交轴电感,通过仿真结果校核电机性能是否达标。     

不同槽数对永磁电机仿真结果的影响分析

为了研究不同的定子槽数对永磁同步电机(PMSM)性能的影响,通过有限元分析软件AnsoftMaxwell建立了24槽、27槽和36槽的PMSM二维仿真模型,对不同槽数的PMSM的磁通矢量分布、磁力线分布、气隙磁密和齿槽转矩等仿真结果进行了分析比较。结果表明,相对于24槽和36槽,采用27槽的分数槽绕组可改善PMSM的磁场性能并降低齿槽转矩,改善其输出特性。     

关于新型横向磁通永磁电机研究的汇总分析

作为电能生产、转换和应用过程中核心部件的电机,在工业经济生产中发挥着举足轻重的作用。随着大功率电气传动技术的发展,迫切需要电机具备低速、高转矩密度、直接驱动的性能。这样的要求在传统电机结构中是不可能实现的,传动电机是通过齿部和定子之间通过磁场相互作用,这样的布局使得槽的宽度与齿部宽度互相制约,不能实现电流和转矩密度的同时增加[1]。只有通过改变结构来解决上述问题,在上世纪80年代,德国科学家提出了新的电机结构,这就是后来的横向磁通永磁电机结构。这为同时提高电机的功率密度和转矩密度提供了结构基础。随着相关技术的发展,许多学者都从材料、理论、模型等各个方面对横向磁通永磁电机进行了研究,本文就相关研究进行汇总,以便为横向磁通永磁电机进一步研究提供基础性参考。     

电动汽车用内置式永磁同步电动机精确转矩控制方法

提出一种基于转矩观测器的电动汽车内置式永磁同步电动机精确转矩闭环控制方法。通过内置式永磁同步电动机数学模型的建立,分析了基于Popov超稳定理论的模型参考自适应参数辨识方法,为了提高系统的响应速度,提出和采用了极点配置法。研究了自适应模型控制参数对MRAI系统响应时间的影响,并进行了验证和理论分析。仿真和实验结果表明辨识出的永磁体磁通和定子电阻较为准确,转矩观测器可以根据辨识出的永磁体磁通对实际的转矩进行估算,以此和转矩命令值构成转矩闭环控制,从而在永磁体磁通发生变化时提高驱动系统的转矩控制精度,改善电动汽车驱动系统的性能。     

永磁同步电机矢量控制系统

永磁交流电动机采用永久磁铁产生气隙磁通而不需要外部励磁,由此可以设计出具有极好效率特性的永磁同步电机。另一方面,合理应用永久磁铁可能带来的低损耗,可使得电机设计获得极高的功率密度以及转矩/惯量比。这些特性对那些要求快速动态响应的加速器和伺服系统具有很大的吸引力。为此,介绍了永磁同步电机矢量控制系统,分析了系统的控制策略和设计方法,最后给出了系统流程和软件框图。     

永磁变刚度机构柔性机器人力学特性研究

提出了一种柔性机器人用永磁变刚度机构。由于电动机转矩有限,在不用增加绳索拉力的情况下,通过该机构实现了柔性机器人关节更强的变刚度能力。该永磁变刚度机构主要由磁弹簧单元和滑轮绳索单元构成。通过虚位移法建立了弹簧磁力和绳索拉力解析模型,通过实验对永磁体间磁力和绳索上的拉力进行测量,测量结果和模型计算结果基本吻合。其结果表明,永磁体间磁力、绳索拉力和刚度随永磁体间气隙减小呈非线性增加,随永磁体长度和平均半径的增加而增加,保持三角形结构高不变,绳索拉力和刚度随着三角形结构底长的增加而增加,减小滑轮半径,可以进一步增加绳索刚度变化范围。     

永磁变刚度机构柔性机器人力学特性研究

提出一种使用永磁弹簧的变刚度机构应用于柔性机器人。由于电动机转矩限制,在不增加绳索拉力的情况下,实现柔性机器人关节更强的变刚度能力。该永磁变刚度机构主要由磁弹簧单元和滑轮绳索单元构成。通过虚位移法建立了弹簧磁力和绳索拉力解析模型,通过实验对永磁体间磁力和绳索上的拉力进行测量,测量结果和模型计算结果基本吻合,其结果表明,永磁体间磁力、绳索拉力和刚度随永磁体间气隙减小呈非线性增加,随永磁体长度和平均半径的增加而增加,保持三角形结构高不变,绳索拉力和刚度随着三角形结构底长的增加而增加。减小滑轮半径,可以进一步增加绳索刚度变化范围。     

永磁式涡流缓速器制动性能影响因素敏感性分析

在分析永磁式涡流缓速器制动力矩与结构参数关系的基础上,将均匀设计和回归分析方法引入到永磁式涡流缓速器制动性能影响因素敏感性分析中。以某型号的永磁式涡流缓速器为例,建立了制动力矩随转子鼓内半径、永磁体周向长度、气隙宽度、转子鼓轴向宽度和永磁体高度5个结构参数变化的回归模型,重点讨论了结构参数间交互作用以及各结构参数对制动力矩的影响程度,基于均匀试验设计和制动性能敏感性分析的结果,采用全排列法对结构参数进行了优化。     

电动汽车永磁无刷同步电机调速方法研究

文章首先从永磁无刷同步电机的剖面结构出发,分析了其构成,然后在定子电压的作用下,建立了电机的电压平衡方程;通过转子的角速度,求取了定子反电动势,计算了电机的电磁转矩,进而得到了电机的运动方程。最后,采用PI控制器,建立了直流电机单闭环转速调节方法,并在此基础上,设计了带内环电流调节功能的直流电机双闭环转速调节方法。实验结果显示,该方法对永磁无刷同步电机具有较好的调速能力。     

基于永磁同步电机的自抗干扰控制技术

抗干扰能力是永磁同步电机工作的重要指标之一。为提升永磁同步电机的抗干扰能力,笔者应用ADRC技术替换传统的PID技术,通过Simulink建模并仿真,模拟永磁同步电机稳定运行时面对外来载荷的自抗干扰能力。在无载荷作用下给予电机额定初始转速,然后给定某一时刻,给电机施加5 N·m的负载,测量电机输出转速的变化值,在示波器系统中观察转速波形、转矩波形的变化响应情况。Simulink仿真研究结果显示：输入小于5 N·m的电机初始外向载荷,电机转速值在经过一个极短的响应时间就快速自动恢复至原来给定的参考电机转速值,从而可以说明预先设计好的电压调节器参数已具有较好的抗动态性能和抗扰动能力     

Halbach阵列磁力联轴器传动转矩的数值计算

为提高磁力泵磁力联轴器的传动转矩,对Halbach阵列的特点和制造方法进行阐述,并分析了Halbach阵列的磁场分布情况及磁体的磁化规律.基于ANSYS求解磁传动转矩的基本原理,应用ANSYS软件对24极式Halbach型磁力联轴器的气隙磁场进行有限元分析,研究转角差、气隙厚度、永磁体厚度以及轭铁厚度对磁力联轴器传动转矩的影响.计算结果表明：Halbach型磁力联轴器的传动转矩随转角差呈正弦周期性变化,且在转角差为磁极张角一半时取得最大值;在满足结构要求的前提下应尽量减小工作气隙厚度以提高其传动转矩;随着永磁体厚度的增大,其传动转矩值变化较大且在使用较大尺寸永磁体时更能充分体现Halbach阵列的单边聚磁特性;随着轭铁厚度的增大,传动转矩呈下降趋势但影响很小,因此,在设计Halbach型磁力联轴器时可以取消轭铁结构以降低转动惯量,从而增强联轴器的传动性能.