连续不等齿距削弱横向磁通永磁电机齿槽转矩方法

横向磁通永磁电机的齿槽转矩大,引起的转矩脉动显著,对电机的控制精度产生不利影响。提出一种连续不等齿距法来削弱横向磁通永磁电机的齿槽转矩。该方法将定子齿沿圆周方向分组,每组定子齿数相等,同组内相邻的齿距呈等差数列,导致同组内每个齿的齿槽转矩产生相位偏移,进而削弱齿槽转矩。结合能量法,推导了横向磁通永磁电机齿槽转矩数学表达式,揭示连续不等齿距法削弱齿槽转矩的原理,通过有限元方法验证,连续不等齿距法可以显著削弱横向磁通永磁电机的齿槽转矩。

无磁轭分块电枢盘式电机齿槽转矩优化设计

为了满足定子无磁轭分块电枢(yokeless and segmented armature,YASA)轴向磁通永磁电机作为车用牵引电机时对输出转矩高平稳性的要求,提出一种基于永磁体径向均匀分段、分组同向偏移的方法来抑制YASA电机的齿槽转矩,以降低转矩脉动。应用三维有限元分析,分别研究了3种不同的永磁体分段方案对齿槽转矩的削弱效果,确定了磁极的最优偏转角度及其对电机综合性能的影响。仿真结果验证了该方法的可行性。YASA电机的齿槽转矩降低了92.62%,额定工况下转矩脉动下降了72.02%,永磁体涡流损耗降低91.28%,同时输出转矩下降不超过5.34%,提高了YASA电机的综合性能。

混合励磁可变磁通磁阻电机齿槽转矩抑制研究

针对混合励磁可变磁通磁阻电机(hybrid excited variable flux reluctance machine,HEVFRM)齿槽转矩较高的问题,对6槽7极HEVFRM转子削极的方法进行了研究。建立空载气隙磁动势与磁导模型,计算空载气隙磁场中的谐波分布,通过比较原始转子、反余弦削极、反余弦加三次谐波削极与反余弦加三次、五次谐波削极转子空载气隙磁密谐波的幅值,削极转子结构可以降低高阶气隙磁密谐波幅值,来抑制齿槽转矩。结果表明,反余弦削极转子可以有效抑制齿槽转矩,将反余弦削极与谐波注入相结合可以进一步抑制齿槽转矩。其中,反余弦加三次、五次谐波削极转子结构可以抑制99.1%的齿槽转矩,而平均输出转矩仅降低4.5%。通过实验验证了反余弦削极转子可有效抑制6槽7极HEVFRM的齿槽转矩。

异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的削弱

由于异步起动永磁同步电动机的定转子双边开槽,增加了其齿槽转矩的特性分析及削弱措施研究的难度,现有针对该类电机齿槽转矩的削弱措施效果有限。首先,基于永磁体单独作用时的气隙磁密分布、定转子开槽引起的气隙磁导函数分布的解析模型,建立了齿槽转矩的解析分析模型;然后,研究了能有效削弱齿槽转矩的电机结构参数确定方法;最后,以一台18.5 kW样机为例,确定了能有效抑制电机齿槽转矩的定子齿宽、转子齿宽。结果显示,与现有削弱措施相比,确定的定子齿宽、转子齿宽能进一步将齿槽转矩削弱46.64%、65.98%,并且不会对电机的运行性能产生显著影响。

利用齿槽转矩的爪极式磁悬浮力矩马达

针对现有的2D阀用动铁式力矩马达中位调节困难的问题,设计了一种利用定转子之间齿槽转矩进行中位调节的爪极式磁悬浮力矩马达。首先通过建立电磁特性仿真模型分析比较了矩形爪极和梯形爪极的电磁转矩和齿槽转矩,从而确定了爪极式磁悬浮力矩马达的拓扑结构。随后基于等效磁路法推导出了该力矩马达电磁转矩的定性公式,并设计了一个正交试验以确定设计参数对电磁转矩的敏感性。依据仿真优化后的结构参数加工了实验样机,搭建了实验测试台对该力矩马达的齿槽转矩和电磁转矩的矩角特性进行测试。结果表明:该力矩马达的电磁转矩随转角减小,具有正磁弹簧刚度,并且能够有效的利用齿槽转矩进行中位调节。

渐变气隙结构下单相无刷直流电机齿槽转矩解析建模

齿槽转矩的准确计算是解决单相无刷直流电机起动死点问题的基础。针对单相无刷直流电机有限元建模繁琐耗时的问题,建立渐变气隙结构下单相无刷直流电机齿槽转矩的解析模型。首先推导渐变气隙结构下气隙磁密的解析表达式,并利用能量法推导齿槽转矩的解析表达式,对其中的气隙磁密和有效气隙长度函数进行简化和傅里叶分解,最终得到齿槽转矩的解析模型。结合自适应复化梯形算法对该解析模型进行计算,避免传统模型中变量物理意义模糊,造成普适性差、预测精度低的问题。将渐变气隙结构下齿槽转矩的解析结果与有限元结果对比,并重点分析过零点偏移角度和峰值,验证所建立的齿槽转矩解析模型的正确性。该解析模型能够利用计算机编程实现快速准确地求解,且模型中各变量均与电机结构相关、物理意义清晰,便于设计人员优化齿槽转矩时寻找各变量之间的规律。

定子结构优化对盘式电机齿槽转矩的影响分析

齿槽转矩会恶化电机性能,为削弱盘式永磁电机齿槽转矩,文章提出了定子偏移和不等定子齿靴两种结构优化方法。首先通过能量法与傅里叶分解推导出轴向电机齿槽转矩公式,进行定子槽口宽度优化得到原模型的最小齿槽转矩;然后用公式推导计算与有限元分析,得到定子偏移结构的偏移角度;最后通过理论分析和仿真计算得到基于最小齿槽转矩的不等定子齿靴扩张宽度比,不等定子齿靴结构可使定子上下两侧的齿槽转矩相互抵消。对比结果表明,不等定子齿靴结构对齿槽转矩削弱效果最好,当扩张宽度比取1.2时,齿槽转矩降低71%。

极槽配合对表贴式交流永磁同步电机齿槽转矩的影响分析

齿槽转矩是一种特殊的转矩,它是由永磁体和定子齿槽之间的相互作用引起的。在电机运行时,齿槽转矩会对电机的效率和稳定性产生负面影响,导致电机振动和噪音增加。本文采用能量法和有限元仿真分析不同极槽配合对电机齿槽转矩的影响,通过优化极槽配合数和磁极偏心距离,有效降低了齿槽转矩,并将仿真结果与样机测试数据进行了对比,证实了优化方案的可行性。研究结果表明,合理选取极槽配合并结合磁极偏心的方法可以有效减小齿槽扭矩,提高电机的性能和稳定性。因此,该研究对于优化电机性能和稳定性具有重要意义。

双层IPMSM转子结构优化对齿槽转矩的影响

为了降低双层内置式永磁同步电动机(IPMSM)中齿槽转矩对电动机稳定运行的不利影响,提出了将分段磁极和转子开对称辅助槽相结合的方法。首先,基于齿槽转矩的原理,利用有限元软件Maxwell建立8极12槽车用内置式永磁同步电动机(IPMSM)模型;其次,比较电动机在分段磁极前后的齿槽转矩,并对转子表面开辅助槽的各参数逐一进行仿真,通过双变量同时参数化的方法验证辅助槽参数的选择;最后,对比优化前后电动机各性能参数。结果表明:均匀分段磁极和开对称辅助槽2种方案叠加是可行的,在确保电动机性能良好的同时使齿槽转矩削弱了77.72%。

基于谐波分析的PMSM齿槽转矩补偿

针对永磁同步电机(PMSM)物理结构存在的固有齿槽转矩脉动会导致电机运行时速度波动的问题,提出了一种齿槽转矩补偿方法。首先,结合齿槽转矩产生的机理,设计了齿槽转矩补偿方法;其次,利用专用设备获取电机齿槽转矩数据,然后结合快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析,在线计算拟合转矩补偿量,对控制器的转矩指令进行补偿,可降低齿槽转矩脉动的影响;最后,对该方法进行了实际的测试验证,结果表明该方法可有效降低伺服电机齿槽转矩脉动引起的速度波动。

基于自适应前馈消除的伺服系统齿槽转矩补偿和编码器校准技术

针对伺服系统转矩和速度扰动问题,提出一种基于自适应前馈消除(adaptive feedforward cancellation, AFC)技术的伺服系统扰动抑制方案。该方案通过软件算法,在不改动硬件的前提下,有效补偿电机的齿槽转矩并校准编码器安装误差。试验结果表明,采用AFC技术后,伺服系统的转矩波动和速度波动下降了95%,显著提高了伺服系统的稳定性和控制精度,为工业自动化和高精度运动控制提供了一种高效且经济的解决方案。

基于定子结构优化的永磁电机齿槽转矩抑制方法

为了削弱永磁电机的齿槽转矩,研究了在永磁电机定子齿部开设辅助槽进行结构优化的方法。理论上分析了永磁电机齿槽转矩的产生机理及其抑制方法,通过有限元分析软件JMAG建立了9槽6极表贴式永磁同步电机的仿真模型,在定子齿部开设辅助槽,分析了辅助槽数量、槽位置角、槽深度、槽宽度等单参数变化及双参数同时变化对齿槽转矩的影响规律,并制作样机进行测试,对比开槽前后的电机性能。结果表明:选定合理的辅助槽位置和尺寸,可以显著降低永磁同步电机的齿槽转矩。

表贴式永磁电机转子偏心下齿槽转矩研究

在工程实践中,表贴式永磁电机转子偏心难以避免。转子偏心导致气隙磁场发生畸变,进而影响齿槽转矩。该研究旨在通过一种基于子域法的磁场解析模型,探讨转子偏心对表贴式永磁电机性能的影响。将电机二维平面分为若干子域,通过结合边界条件求解方程组,获取了磁场分布及齿槽转矩。研究对比了子域法模型与有限元法计算气隙磁通密度和齿槽转矩的结果,并分析了样机在偏心条件下的齿槽转矩,结果显示在偏心率较低时,样机转矩提升量与其偏心率呈正比例。文章通过样机实验验证了模型的准确性。通过该模型可在设计阶段估算转子偏心带来的影响,为电机的设计工作提供了有力的参考依据。

低齿槽转矩低温升电机技术研究与设计

齿槽转矩影响电机的转动平稳性,温升影响电机自身绝缘可靠性,同时也影响系统工作运行环境。针对低齿槽转矩低温升电机的需求,文章围绕低齿槽转矩、低温升等电机设计的关键技术,通过理论分析及有限元仿真优化设计,研制出一款额定输出转矩不低于25Nm,齿槽转矩不大于80mNm,机壳表面温度不大于35℃的低齿槽转矩低温升液冷电机,并通过试验数据验证了理论分析与仿真方法的准确性。相关工作为低齿槽转矩低温升液冷电机的设计开发提供一定参考价值。

极弧系数和磁极边缘角度齿槽转矩优化设计

齿槽转矩对永磁电机的动态性能影响较大,削弱齿槽转矩是永磁电机设计的重点之一。本文运用复磁导率法结合麦克斯韦应力张量方程,推导出了齿槽转矩的解析求解方法,并基于解析法和遗传算法分别对电机极弧系数及磁极边缘角度进行了优化,在优化过程中不降低电机的整体气隙磁密。通过有限元软件Maxwell进行验证,结果表明所求得的最优极弧系数精度在3%以内,优化后的磁极边缘角度可使电机齿槽转矩幅值最高降低48%。本文所使用的优化方法不需要较长求解时间,且具有较高的优化精度,通过优化极弧系数和磁极边缘角度可以有效降低齿槽转矩幅值,为电机的齿槽转矩削弱及动态性能优化设计提供了一定的工程意义。

船用永磁同步推进电机齿槽转矩分析研究

齿槽转矩是高性能永磁同步电机设计和制造中必须考虑和解决的关键问题[1]。如何有效削弱齿槽转矩,使指标在合理的范围内,对于永磁电机的设计至关重要。现针对船用永磁同步推进电机,基于ANSYS有限元利用三种方法分析了该电机的齿槽转矩。

基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究

齿槽转矩的削弱是永磁电机的难点和研究重点之一。为削弱实心转子同步电动机的齿槽转矩,文中提出了一种基于能量法和傅立叶分解的的解析分析方法,给出了能明确表达齿槽转矩与设计参数关系的齿槽转矩解析表达式,据此研究了极弧系数对齿槽转矩的影响。在此基础上,提出了极弧系数的最佳确定方法。根据该文给出的方法,可以方便地得到不同极数和槽数配合时的最佳极弧系数,进而削弱齿槽转矩。最后利用有限元法对其进行了验证,证明文中提出的方法是正确有效的。

极弧系数组合优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法

永磁电机在高性能控制系统中应用越来越广泛,然而永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机的振动和噪声,并影响系统的控制精度。通常情况下,永磁电机各磁极的极弧系数相等。为削弱齿槽转矩,可设计相邻磁极极弧系数不等。文中采用不等极弧系数组合削弱永磁直流电机齿槽转矩,利用基于能量法和傅里叶分解的解析法得到齿槽转矩的表达式,通过分析起作用的气隙磁密的傅里叶系数,给出了使得齿槽转矩最小的极弧系数组合的确定方法。但是由于采用了一些假设,上述确定方法存在一定误差。为使齿槽转矩最小,采用全局优化方法与有限元相结合以获得最优极弧系数组合。文中对每极槽数为整数和分数的2台电机模型分别进行了解析分析和优化,结果表明:该优化方法可显著削弱齿槽转矩。

自起动永磁同步电动机齿槽转矩的研究

永磁电机中永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起电机振动和噪声。该文提出了一种针对自起动永磁同步电动机的解析分析方法,得到了齿槽转矩的解析表达式。基于所导出的表达式,根据产生机理的不同,将齿槽转矩各分量分为4类,对各类齿槽转矩的特点进行了分析,并研究了斜槽对各类齿槽转矩的影响,研究表明:与表面式永磁电机不同的是,在自起动永磁同步电动机中采用斜槽的方法不能消除所有的齿槽转矩。

转子静态偏心的表面式永磁电机齿槽转矩研究

齿槽转矩是永磁电机研究的重要内容之一。在实际生产中,由于偏心,不同程度的存在气隙不均匀的情况,势必影响气隙磁场分布,进而影响齿槽转矩的大小。该文基于能量法和傅立叶变换,给出了齿槽转矩的定性解析表达式,研究了转子静态偏心对永磁电机齿槽转矩的影响。研究表明:偏心对极数和槽数组合满足特定条件的电机的齿槽转矩的大小和分布影响较大,对不满足该特定条件的影响很小。最后文中给出了相应的判断标准,并利用有限元法进行了验证。