永磁同步电机电磁性能仿真及影响因素分析

为进一步探究永磁同步电机不同结构参数对电磁性能的影响,通过使用Maxwell软件设计永磁同步电机,深入分析了电机槽口宽度、气隙长度以及永磁体宽度等结构参数对永磁同步电机电磁性能的影响。仿真结果表明：增加槽口宽度,电机空载气隙磁通密度基波幅值呈增加的态势,空载反电动势基波幅值呈减小趋势,齿槽转矩增加较为明显;增加气隙长度,电机气隙磁通密度基波幅值呈逐步减小趋势,空载反电动势呈减小态势,但减小幅值不大,气隙长度在一定范围内使得齿槽转矩先增加后减小;永磁体宽度的增加使得气隙磁通密度幅值、电机空载反电动势基波幅值以及齿槽转矩均呈增大态势。通过对不同电机结构参数对电磁性能的影响分析,可为设计优化永磁同步电机提供指导意义。     

无轴承永磁薄片电动机直接转矩直接悬浮力控制

针对矢量控制策略在完成定子电流解耦的同时也使控制系统坐标转换计算复杂化问题,提出一种新颖的无轴承永磁薄片电动机(BPMSM)直接转矩(DTC)直接悬浮力控制策略.在推导无轴承永磁薄片电动机数学模型的基础上,借鉴传统永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制的理论和方法,构建了无轴承薄片电动机直接转矩控制子系统.根据转矩控制系统与悬浮力控制系统的相似性,将直接转矩控制思想引用到悬浮力控制子系统中,构建无轴承薄片电动机直接悬浮力控制子系统.结合空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)实现无轴承永磁薄片电动机直接转矩与直接悬浮力双SVPWM控制系统,并给出了相应的控制算法,最后利用Matlab/Simulink软件环境对该控制系统进行仿真.研究结果表明:直接转矩控制策略不仅简化了控制算法,并使电动机获得了良好的动静态性能,且产生的转矩与悬浮力脉动都得到了抑制.     

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.     

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。     

无轴承永磁薄片电动机泵原理及控制系统设计

针对驱动离心泵的无轴承永磁薄片电动机,基于薄片转子悬浮原理设计了该电动机驱动离心泵样机,阐述了其工作原理,给出了电磁转矩和径向悬浮力数学模型,并采用数字信号处理器TMS320F2812 DSP设计了数字控制系统硬件,开发了控制系统软件.为使控制系统调试方便,结合系统控制要求设计了人机交互控制界面对数字控制系统进行实时控制与系统重要参数的在线调试,并进行了无轴承永磁薄片电动机薄片转子径向悬浮和运转试验.试验结果表明：通过人机交互控制界面实时在线调试可快速、便捷地确定控制系统参数使数字系统达到预定目标,满足对系统的控制要求,所设计的4 kW无轴承永磁薄片电动机驱动离心泵及数字控制系统空载情况下,薄片转子转速在0～2 000 r/min范围内连续可调并能够迅速达到稳定,转子质心在平衡位置（2 000,2 000）附近振动且沿径向的偏心位移振动幅值小于80μm,系统具有优良的动、静态性能.     

密封泵中无轴承永磁同步电动机的试验研究

为解决密封泵系统中泵体的密封性问题,提出采用无轴承电动机替代传统电动机构成新型无轴承密封泵方案,研制无轴承电动机成为其关键.阐述了无轴承密封泵中永磁型无轴承电动机转子悬浮原理,并给出电磁转矩和径向悬浮力数学模型.根据无轴承永磁同步电动机控制系统功能框图,构建无轴承永磁同步电动机数字控制系统,为了使控制系统软件与硬件之间互相配合,设计并使用人机交互界面对无轴承永磁同步电动机控制系统中转速、PID控制器等参数进行实时在线调试和控制.样机试验结果表明：使用人机交互界面进行试验调试,能够快速地达到预期目标,转子转速为1 200 r/min,转子轴心在平衡位置中心（0,0）附近振动,径向偏心位移振动幅值控制在50μm范围之内,满足对无轴承永磁同步电动机数字控制系统进行实时在线调试和控制的要求,对无轴承密封泵的研制与应用具有重要的理论意义和实用价值.     

密封泵中无轴承永磁同步电动机的试验研究

为解决密封泵系统中泵体的密封性问题,提出采用无轴承电动机替代传统电动机构成新型无轴承密封泵方案,研制无轴承电动机成为其关键.阐述了无轴承密封泵中永磁型无轴承电动机转子悬浮原理,并给出电磁转矩和径向悬浮力数学模型.根据无轴承永磁同步电动机控制系统功能框图,构建无轴承永磁同步电动机数字控制系统,为了使控制系统软件与硬件之间互相配合,设计并使用人机交互界面对无轴承永磁同步电动机控制系统中转速、PID控制器等参数进行实时在线调试和控制.样机试验结果表明:使用人机交互界面进行试验调试,能够快速地达到预期目标,转子转速为1 200 r／min,转子轴心在平衡位置中心(0,0)附近振动,径向偏心位移振动幅值控制在50 μm范围之内,满足对无轴承永磁同步电动机数字控制系统进行实时在线调试和控制的要求,对无轴承密封泵的研制与应用具有重要的理论意义和实用价值.     

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。     

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。     

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。     

高速永磁同步电机转子护套厚度的优化设计

高速永磁同步电动机(PMSM)具有能量密度高、体积小等优点,广泛应用于高速旋转机械,如高速机床、离心机、分子泵等。转子护套一方面可以提高永磁材料的应力性能,另一方面又会造成涡流损耗,降低永磁材料的利用效率。因此,护套的设计成为永磁同步电机设计的关键问题之一。本文采用ANSYS workbench分析模拟软件,对转子护套的应力进行了计算,得到了不同厚度的套筒以保证永磁体的安全。利用ANSOFT软件对不同护套厚度下电机的电磁特性进行了分析,得到了损耗云图,并综合考虑机械应力和电磁性能优化设计转子护套厚度。     

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。     

汽车拖拉机用新型永磁起动机设计研究

阐述了汽车拖拉机有新型永磁起动机－带辅助极永磁起动机（ＰＭＤＭＳＰ）的结构和工作原理。该起动机除具有普通永磁起动机的全部优点外，还具有制动转矩大、空载转速高、永磁材料用量少的优点，具有很好的推广和使用价值。鉴于该电机电磁计算的复杂性，本文在考虑主极和辅助极下磁通相互影响的基础上，给出了较系统的分析的分析计算方法。     

混合动力车用轮毂电机转速闭环和转矩闭环仿真的对比

在分析混合动力车用永磁无刷直流电机(BLDCM)的数学模型之后,利用Matlab的Simulink仿真模块对电机建模,分析了转速闭环控制下电机转矩脉动较大的原因,提出转矩闭环控制,减小了转矩脉动.     

基于遗传算法的飞轮储能系统用径向永磁轴承的优化设计

对飞轮储能系统用径向永磁轴承设计中径向永磁轴承承载力和结构参数优化的问题进行了研究。在永磁体空间磁场分布解析式的基础上,结合根据分子电流学说建立的环形电流模型,推导出径向永磁轴承的径向力解析表达式;定义径向力密度衡量轴承性能优劣;根据优化理论建立以径向力密度为目标函数的优化模型;最后考虑到单因素变量法的缺陷,采用遗传算法理论和方法,利用MATLAB编程求解轴承结构参数的最优结果。对结果分析可知,轴承最佳的结构参数并不是单因素变量法分析的轴承横截面为正方形。总结了永磁轴承设计的一般步骤和方法,对飞轮储能系统径向永磁轴承的设计有实际的指导意义。     

新能源汽车永磁同步驱动电机性能提升分析

通过分析永磁材料磁特性、转子结构形式、电枢绕组方式和控制策略对永磁同步驱动电机性能的影响,选用具有高剩磁感应强度、高内禀矫顽力和高最大磁能积的钕铁硼稀土永磁材料,采用稳态性能好、功率密度高的内嵌永磁钢转子,槽满率高、铜材消耗少、齿槽转矩小的分数槽集中绕组以及直接转矩弱磁扩速控制策略,给出了提升新能源汽车永磁同步驱动电机性能的最优设计方法。     

磁悬浮开关磁阻电动机电磁力的计算

磁悬浮开关磁阻电动机采用电磁力实现转子的悬浮，具有无摩擦、寿命长等优点。分析了磁悬浮开关磁阻电动机的径向力产生原理，给出了径向悬浮力与转子位置的关系、径向悬浮力与电流的关系曲线，为描述电机径向力的非线性数学模型奠定了基础。     

一种新的无轴承永磁同步电机径向悬浮力研究方法

本文针对无轴承永磁同步电机,充分考虑径向悬浮力产生原理,推导了径向悬浮力数学模型。运用Ansoft对无轴承永磁同步电机的内部磁场和径向悬浮力进行了瞬态分析,得到径向悬浮力在x,y轴上的动态波形曲线。通过气隙磁密基波幅值法分析了径向悬浮力数学模型值,与有限元仿真数据相结合,验证了数学模型的正确性。     

基于ANSYS的高速永磁同步电机表贴式转子强度分析

高速永磁电机大多使用的永磁材料为烧结钕铁硼,其机械性能为抗压强度大而抗拉强度非常小,环型永磁体难以承受电机高速旋转情况下因离心力而产生的巨大拉应力。故现在高速永磁电机转子多采用在分瓣式永磁体的外面过盈配合套入高强度非导磁防护套结构。文章针对高速永磁同步电机表贴式转子的几何结构和工作特性,利用ANSYS有限元软件分析一台额定转速为14167r/min、180kW高速永磁电机转子强度,并根据分析结果确定防护套与永磁体间合理的过盈量。     

无轴承永磁同步电机基本原理及研究现状

通过介绍永磁同步电机的基本结构以及径向力产生的原理，概述了无轴承永磁同步电机的优点，分析了无轴承永磁同步电机研究的现状及发展趋势，探讨了该电机在泵行业中的应用。