不等齿宽可变磁通磁阻电机齿槽转矩抑制

为了降低可变磁通磁阻电机(variable flux reluctance machines,VFRM)额定励磁电流下的齿槽转矩,对其产生原因进行分析,在通过磁场的傅里叶分析推导出VFRM齿槽转矩与电机结构参数关系的基础上,提出使用转子不等齿宽结合转子斜极的方法降低齿槽转矩。研究了转子不等齿宽降低齿槽转矩的原理,提供了不等齿宽选取的原则。通过对12槽10极VFRM有限元的研究表明,转子使用不等齿宽结合分段斜极后,齿槽转矩幅值由17.53 mN·m降低至0.78 mN·m,转矩脉动由10.79%降低至2.59%。最后,通过实验对不等齿宽方法进行了验证。

不等齿宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机转矩的方法

在一些特殊的低速直接驱动应用场合,要求电机要有较高的转矩密度。传统等齿宽近极槽永磁同步电机的齿槽结构约束磁负荷和线负荷的关系,成为其实现高转矩密度的瓶颈。为提高近极槽永磁同步电动机的转矩输出能力,采用交替不等齿宽和齿顶宽提高多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的转矩。通过分析多槽少极隔齿隔相绕组永磁电机的电路和磁路结构,推导了电枢齿齿磁通的解析表达式,揭示了交替不等齿宽提高电机转矩的本质。最后利用Ansoft有限元仿真软件分析了96槽80极外转子永磁同步电动机在不同齿宽时的转矩,以及电枢齿和辅助齿的齿磁密。结果表明,采用交替不等齿宽和齿顶宽降低了电机定子齿的饱和度,大幅度提高了隔齿隔相绕组永磁电机的转矩。

外转子永磁电机的不等齿宽性能分析研究

外转子永磁电机因其具有较高的转动惯量和转矩密度,而被应用到对体积质量要求严格的低速大转矩场合。基于有限元软件建立了12槽10极外转子分数槽永磁电机模型,对电机的空载反电势,气隙磁密和磁通分布进行初步仿真验证了其合理性。并针对外转子永磁电机的定子齿宽进行研究分析,设计了五种不同的定子齿宽方案,通过有限元方法证明,电机采用合理的电枢齿宽和辅助齿宽能有效提高电机的转矩密度。最后,通过对电枢齿磁密和绕组系数的分析来解释说明不等齿宽结构提高输出转矩的原因。

近极槽永磁电机绕组配置和不等齿宽的研究

研究了绕组配置和定子齿宽对近极槽永磁电机的性能影响。比较了近极槽永磁电机隔齿绕组和全齿绕组的性能特点,设计了6种不等定子齿宽方案,对6种方案电机的输出转矩、齿槽转矩和脉动转矩等特性进行了比较分析。结果表明:隔齿绕组永磁电机采用合适的不等定子齿宽结构可提高电机的转矩密度。

单相电机定子不等齿宽设计及有限元分析

论述一种低成本、高效节能环保单相塑封异步电机,即定子不等齿宽冲片铁心的优化设计及有限元分析。基于Magnet有限元软件,分析出原方案中定子磁场旋转一周,每极定子绕组相邻定子齿磁通密度周期性出现极度饱和现象。设计了定子不等齿宽的新型冲片结构,利用Magnet软件对新结构方案进行分析,导出分析感兴趣的曲线数据。分析数据表明,电机磁通密度分布趋于合理,电机各项性能指标符合预期。制作了样机进行试验对比,试验数据与分析结果吻合较好,验证了分析的正确性,即定子不等齿冲片铁心在不增加原材料的情况下,输出功率有效提升。

不等齿顶宽间隔绕组对直接驱动转台电机转矩特性的影响

为了满足直接驱动数控转台对低速大转矩电机的要求,研究并设计了一种基于极槽数相近结构的不等齿顶宽间隔绕组多极永磁同步电机。多极电机保证了转台具有较低的额定转速。极槽数相近结构不仅可以提高绕组短距系数,更能有效地降低电机的齿槽转矩波动。间隔绕组和不等齿顶宽结构的配合设计最大化了定子齿磁链和绕组系数,从而有效地提高了电机的转矩密度。另外,还采用解析计算方法分析了不等齿顶宽结构对齿槽转矩波动和谐波绕组系数的影响。从有限元软件ANSYS计算结果和实验结果可以看出,样机的齿槽转矩波动小于额定转矩的1%;与等齿宽电机相比,不等齿顶宽结构有效地提高了电机的平均转矩,证明了所提出设计方法的正确性和有效性。

一种磁通反向式永磁电机齿槽转矩优化方案的研究

针对磁通反向式永磁电机较为突出的齿槽转矩问题,通过二维有限元软件仿真比较了三种不同结构的磁通反向式永磁电机即内、外转子等齿宽及内转子不等齿宽的齿槽转矩。仿真分析表明,由原有样机的内转子齿等宽转变为转子齿宽度为8°和20°相结合的结构可最大程度上消弱齿槽转矩。

低速大扭矩永磁同步电动机的转矩提升

针对永磁同步电动机的转矩提升问题,以一台48槽40极的160 kW内置切向式直驱用低速大扭矩永磁同步电机为研究对象,分别以定子不等齿宽削弱齿槽转矩和转子轭部开孔增大输出转矩来提升电机的转矩特性。首先给出电动机的定子齿槽分组和偏移方式以实现定子不等齿宽,对其气隙磁密进行傅里叶分解,推导了不等齿宽下齿槽转矩的解析式,得到不等齿宽对齿槽转矩的影响规律和削弱效果随定子齿槽偏移角度的变化规律,给出能够有效抑制齿槽转矩的最佳偏移角度,并经有限元法予以验证;其次研究转子轭部开孔时电动机的输出转矩,进一步分析孔的形状、尺寸和数量对转矩的影响规律,仿真分析表明转子轭部开孔可适当增大输出转矩,并给出了最佳的孔形、数量及其尺寸。