不同充磁方式对无槽无刷永磁直流电机性能的影响

影响无槽永磁直流电机性能的关键因素是气隙磁场的大小及电压、电流和转矩的波形。文章利用有限元软件Ansys分析了三种不同充磁方式对无槽电机性能的影响。得到的规律为将来电机的设计提供了依据。

车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真研究

永磁无刷直流电动机的转矩与转速会对电机的控制精度造成影响,导致电机弱磁控制效果差。为了提升整体控制性能,提出车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真方法。分析车用永磁无刷直流电机弱磁转矩特性,获取电机电磁转矩关系。根据获取结果建立永磁无刷直流电机弱磁控制系统,利用该系统控制电机弱磁的电磁转矩与运行效率,以此实现整体控制。实验结果表明,通过对所提方法开展电机运行效率测试、电机运行稳定性测试,验证了上述方法的有效性。

永磁无刷直流电机中的离散自适应控制技术分析

阐述基于参数估计的离散自适应控制算法的设计。该设计推导BLDCM的离散数学模型,对系统参数进行在线估计,设计离散自适应控制器,通过仿真实验对离散PI控制和离散自适应控制算法进行验证。实验结果表明,在期望转速突变、参数时变情况下,离散自适应控制算法具有较好的鲁棒性,系统超调量、稳态误差和调节时间都有较好改善。

微型永磁无刷直流电机的设计与优化

对一款航空用微型永磁无刷直流电机进行了设计,永磁体选用钐钴进行Halbach阵列充磁,并对电机的部分参数进行了优化,与原方案相比,优化了电机的输出转矩。制作了一款实物样机,通过对样机的测试,验证了优化的可行性。

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%。

基于多段特征提取的永磁直流电机故障诊断

对于永磁直流电机(PMDCM),电流信号的振幅在电机启动后会逐渐减小,仅使用单段电流信号特征不利于永磁直流电机的故障诊断,为此,提出了多段特征提取方法,以提高永磁直驱单片机的故障诊断效果。此外,还利用支持向量机(SVM)、分类与回归树(CART)以及k近邻算法(k-NN)构建故障诊断模型。从多个连续的电流信号分段中提取的时域特征构成一个特征向量,用于PMDCM的故障诊断。结果表明,与单段特征相比,多段特征具有更好的诊断效果,故障诊断的平均准确率提高了19.88%;通过多区段特征提取为PMDCM的故障诊断奠定了基础,并提供了一种新颖的特征提取方法。

低速大扭矩永磁无刷直流电机矢量控制技术研究

面对传统农机动力源向电力转变的趋势,结合传统高速永磁无刷直流电机的控制策略,针对低速大扭矩永磁无刷直流电机的特点,本文在转速、电流双闭环的基础上采用矢量控制技术,通过仿真实验,与直接转矩控制在低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制方面的性能进行对比,证明该策略对于低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制能起到较好的效果,对于低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制研究有一定的参考价值。

定子无铁心永磁无刷直流电机驱动拓扑设计方案及对比

单级三相全桥驱动拓扑无法保证力矩控制模式的定子无铁心永磁无刷直流电机在全电流指令范围内电枢电流连续。采用增加电枢回路等效电气时间常数的思路,选取Buck+半桥、全桥串联电感、Buck+全桥三种驱动拓扑,对三种驱动拓扑保证电机正常运行的条件以及不同驱动拓扑的固有属性进行理论分析、说明和对比。在基于数字控制器的三种驱动平台上,使用同一台电机进行实验验证。实验结果表明,三种驱动拓扑均能保证电机的正常运行,实测电流波形证明了关于拓扑特点的理论分析的合理性。对三种驱动拓扑实测稳态运行性能进行了详细的数学分析,为小功率无铁心永磁无刷直流电机的工程应用提供了参考依据。

高速永磁无刷直流电机损耗优化设计研究

为提高便携式电动检修工具的续航能力并减少其发热,需要降低电动工具驱动用高速永磁无刷直流电机的损耗。本文提出一种通过结合定子裂比和铁心磁通密度优化实现损耗最小的BLDCM设计方法。构建了BLDCM的电磁模型,推导出铜耗、铁耗等损耗与定子裂比及铁心磁通密度的解析关系,求解使总损耗最小化的定子裂比与铁心磁通密度最佳组合。以一台20000 r/min的高速无刷直流电机为例,通过有限元仿真和实验测试对所提优化方法的准确性进行了验证。仿真和试验结果表明,所提BLDCM优化设计方法可以有效获取最优定子裂比和磁场强度,进而确定电机最优方案,使电机损耗最小。

永磁无刷直流电机在高速电动手术工具中的选型与优化设计综述

随着高速电动手术工具使用量的日益增加,关于其核心部件——驱动电机的研究越来越广泛。永磁无刷直流电机因具有小巧高效、稳定可靠等特点,在该应用领域备受关注。该文介绍了永磁无刷直流电机的组成及优势,结合高速电动手术工具的临床应用需求,对永磁无刷直流电机本体、位置检测电路和换相控制电路的选型与优化设计方案进行了论述和比较,并指出了相应的关键技术难点与解决思路。最后对未来研究重点进行了总结与展望,为永磁无刷直流电机在高速电动手术工具中的设计研发提供理论参考。

高转速低功耗非晶定子永磁无刷直流电机优化设计研究

结合多目标优化设计和有限元模拟方法,对24槽28极非晶定子永磁无刷直流电机拓扑结构优化设计进行了系统研究,以期进一步提高电机效率和降低质量。结果表明,与粒子群优化算法(PSO)和自适应多目标算法(AMO)相比,多目标遗传算法(MOGA)具有帕累托解连续性最强及精度高等优势,更加适合于非晶电机优化设计。其中,经有限元分析验证和计算,MOGA算法优化的电机效率为93.79%、质量为1.33kg。对该MOGA方案拓扑结构做进一步的优化,与优化前相比,非晶电机效率提升了1.02%,可达94.81%,相应定子和转子轭铁重量分别减少了2.0%和5.6%。由此可知,采用多目标设计和有限元模拟相结合方法是提升电机效率、降低电机质量的有效途径之一。

基于磁极不对称角度优化的内置式永磁无刷直流电动机齿槽转矩削弱方法

齿槽转矩削弱是永磁电机研究的重点和难点之一。本文基于能量法和傅立叶分解的解析分析法,给出了磁极不对称时内置式永磁无刷直流电动机的齿槽转矩解析表达式,据此研究了磁极不对称对齿槽转矩的影响,在此基础上,提出了使齿槽转矩最小的磁极不对称角度的解析确定方法。由于解析法采用了一些假设,忽略了饱和、漏磁等影响,所得到的磁极不对称角度不是最佳值。为使齿槽转矩最小,将全局优化方法、解析法和有限元相结合,把寻优可行域缩小在解析解附近以减小求解时间,利用全局优化算法和有限元进行优化,以获得磁极不对称角度最优解。本文对每极槽数为整数和分数的两台无刷直流电动机分别进行了解析分析和优化,结果表明,该文的优化方法可显著削弱齿槽转矩。

考虑开槽时永磁无刷直流电机气隙磁场的解析计算

该文推导了考虑开槽情况下永磁无刷直流电机空载磁场的解析计算方法。该方法通过磁场叠加原理把永磁体的等效面电流和子区域模型有机的结合在一起,根据边界条件和子区域的接口条件求解电机的磁场。将有限元计算结果和实验结果分别与解析计算结果进行对比,结果表明该文所推导的解析方法具有较高的精度。该推导和分析过程可以推广至任意磁极形状的表贴式永磁电机磁场计算。

基于稀土永磁无刷直流电机的双闭环控制方式比较研究

针对稀土永磁无刷直流电机的速度电流双闭环控制条件下,对直流母线电流反馈、最大相电流反馈、平均相电流反馈三种电流闭环控制情况进行对比分析,对无刷直流电机的速度电流双闭环控制具有一定的参考意义。

基于分数槽的人工心脏用永磁无刷直流电动机设计

基于人工心脏用电机的可植入性强、高血液相容性的特殊要求,提出了一种新型的应用于人工心脏的无轴承永磁无刷直流电动机的设计方案。利用图示法和公式法分析了分数槽绕组降低永磁电机齿槽转矩的机理,在先前研制的12/4整数槽电机的基础上,采用6/4分数槽绕组结构进一步降低齿槽转矩,应用Ansoft有限元软件进行两种电机模型的电磁场性能对比分析,仿真结果表明,新设计的6/4分数槽绕组电机,齿槽转矩脉动降为原先电机的10.0%,反电动势平顶宽度增加30.0%。基于人体血液循环系统的水力模拟实验表明,在额定转速下分数槽电机效率提高11.3%,进出口平均压差增大12.9%。

永磁无刷直流电机齿槽转矩的最小化技术

简要介绍了永磁无刷电机产生齿槽转矩的原因,综述了消除齿槽转矩的一些有效的对策,并指出了设计电机时应注意的问题。

微型永磁直线无刷直流电动机齿槽力优化研究

对微型短初级永磁直线无刷直流电动机进行了优化设计研究,在电机槽数不变的情况下,设计不同的电机绕组分布方式和初级长度内对应永磁体的数目,并进行了齿槽力的分析和研究。利用傅立叶级数得到了齿槽力的谐波和幅值与槽数、极数的关系,并进行了谐波分析。利用有限元方法计算了不同电机模型的齿槽力,仿真结果表明,该电机具有较小的齿槽力和推力脉动。

定子齿表面开槽对永磁无刷直流电机齿槽转矩的影响

齿槽转矩是由永磁体磁场与磁槽之间相互作用而产生的,它会引起转矩脉动,甚至可能发生与电机共振的现象。影响齿槽转矩的因素很多,如磁极、槽的数量,齿槽形状以及磁钢的极弧系数等,因此,准确计算齿槽转矩较为复杂。本文利用麦克斯韦张量法计算和分析定子表面开槽对齿槽转矩的影响,为永磁无刷直流电机设计提供理论参考。

永磁无刷直流电机噪声分析

与传统异步电动机相比,永磁无刷直流电机不仅具有高功率因数,较大起动转矩,可靠的运行能力,而且具有控制方式简单,调速性能平滑特点。但是,随着国际市场打开,我国电机产品不能进入国际市场原因之一,就是噪声指标不符合国际要求,因此,加强电机振动与噪声研究已成为当下研究迫切需要,现以永磁无刷直流电机为例,对国内外该电机研究现状进行调查,通过对电机电磁噪声进行解析计算和有限元分析,对比分析极槽配合、极弧因素、永磁体以及定子槽尺寸等因素,得出影响永磁无刷直流电机噪声控制方法。

永磁无刷直流电机换相角影响机理解析

永磁无刷直流电机是当前常用的高速电机之一,因其具备体积小、效率高、转子结构简单等优点,故被广泛应用,本文以某款永磁无刷直流电机为例,研究不同换相角对电机性能的影响,提出换相角会影响输出转矩、损耗的结论,以期为永磁无刷直流电机的后续应用提供参考。在永磁无刷直流电机实际应用过程中,受滤波电路相移、电子器件延时等因素的影响,电机可能会因反电动势过零点判断转子位置出现误差,而影响电机运转质量。现阶段,为解决上述问题,对换相角与输出转矩、损耗之间的关系进行研究,并制定针对性的解决方法,成为一项极为必要的工作。