基于槽极比选择的切向永磁同步电机永磁体涡流损耗抑制措施

为抑制切向永磁同步电机的永磁体涡流损耗,基于麦克斯韦方程和本构方程,对永磁体形状进行近似假设,构建了永磁体涡流损耗的估算模型。使用一种基于卡特系数概念的磁导函数来估算由于定子开槽引起的槽下磁感应强度变化。基于五台槽极比分别为1.05、1.20、1.30、2.40和3.60的电机设计方案对理论分析结论进行了验证。在负载电流和两倍负载电流下,分析永磁体损耗,得到了每台电机的径向气隙磁密曲线及其谐波含量。考虑到增加槽极比对定子铁耗和永磁体涡流损耗的削弱效果,给出了电机槽极比选择策略。研究结果表明,增加槽极比能减弱定子槽下磁感应强度变化,从而抑制气隙磁场中低次谐波含量,减小永磁体涡流损耗,使电机运行更加可靠,但也会引入更多高次谐波,从而增加定子铁耗。

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。

一种抑制力矩电机转矩波动的极槽数选用方法

低转矩波动是力矩电机实现高精度、精细化伺服动作的前提。反电动势高次谐波是引起转矩波动因素之一,推导了正弦波驱动力矩电机极槽数与反电动势高次谐波的关系,通过极槽数选用来减少反电动势高次谐波含量从而实现降低转矩波动。样机试验表明,选用可消除5次谐波的极槽组合可有效降低转矩波动。

14极12槽定子模块化永磁电机的性能分析

永磁电机的定子模块化结构有利于大型电机的制造、运输、组装和维护,对于可模块化且极数多于槽数的电机,定子模块化结构还能提高电机的部分性能。利用有限元软件分析了定子模块化结构对14极12槽永磁电机性能的影响,结果表明,模块化结构对定子磁密、转矩和损耗等参数有影响,可利用合适的模块间隙宽度来提高电机负载转矩并降低转矩脉动。

近极槽配合下直驱电机性能分析

极槽配合的选择一直作为电机设计的首要问题备受关注。选择4种极槽配合,结合直驱电机的绕组系数和齿槽转矩进行分析,主要将齿槽转矩、空载反电动势、气隙磁密与转矩脉动等参数作为衡量电机的性能指标进行对比分析,得出极槽配合为27/28的直驱电机具有较低的齿槽转矩和转矩脉动、气隙磁密与空载反电动势的谐波含量较小,综合性能较好。为直驱电机在数控机床上的选择及优化提供了一个重要的参考依据。

同极同槽双边平板型PMLSM的设计及推力优化研究

为降低直线电机的推力波动,提出一种同极同槽双边平板型永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM),且采用不同方法优化其结构参数.为确定电磁设计方案,根据同极同槽双边平板型PMLSM的结构特点和旋转电机的设计方法,推导出适用该电机的电磁设计公式,并建立二维有限元仿真模型进行分析和验证.随后采用田口法筛选优化变量,分别通过单参数扫描和基于克里金代理模型的粒子群算法进行优化.结果表明,在满足推力不低于600 N的前提下,推力波动大幅降低,且永磁用量减少了13%.

气隙固定磁通可调型永磁调速器极槽配合分析

为了提升永磁调速器的输出转矩,并简化其调速过程中所需机械操动机构,将开槽导体转子结构和机械调磁方法相结合,提出了一种气隙固定磁通可调型永磁调速器.首先,分析新型永磁调速器的结构特征和运行原理;然后,基于理论模型和有限元法分析影响其基本电磁特性的关键因素,重点研究永磁极数与导体转子槽数之间的配合问题,并获取多种极槽配合情况下输出转矩滑差特性以及转矩脉动情况;最后,以输出转矩最大、转矩脉动最小为目标,获取最优极槽配合方案,并制造原理样机,得到其调速特性、功率、损耗和效率.结果表明:每对极导体转子槽数为奇数时,转矩脉动小;每对极导体转子槽数为偶数时,转矩脉动较大,并且随着每对极导体转子槽数的增加,转矩脉动降低.

分数槽集中绕组式无刷力矩电机极槽组合研究

制造引起电机定子和转子相对偏心是客观存在的,因此研究不同极槽组合下偏心对转矩波动影响,对极槽组合设计有重要的参考意义。采用有限元仿真方法分析了分数槽集中绕组式无刷力矩电机不同极槽组合下静、动态偏心对转矩波动影响,并进行了样机试验,结果表明:宜优选绕组线圈分成多组对称均布且极槽数最小公倍数大的偶数槽组合。

每极分数槽永磁直线电机的槽极数配合研究

每极分数槽永磁直线电机(PM linear motors,PMLMs)采用端部不重叠的集中绕组,具有绕组端部短、铜耗低、推力密度高等优点,在数控机床、半导体加工等领域应用广泛。针对12槽/11极与12槽/10极的两种PMLMs,阐述了每种电机采用单边型或双边型、所有齿绕绕组或交替齿绕绕组的4种可行结构,建立了有限元分析模型,分析了平均推力、推力波动与结构参数之间的关系。此外,还重点分析了双边型结构PMLMs在两侧磁极位置错位时的力性能,提出了基于最小推力波动与推力比值的最佳错位位置。通过详细的对比分析,得到了单边型与双边型每极分数槽PMLMs推力波动与推力比值最小的最佳方案,研究结果为该类电机的优化设计及应用提供了参考依据。

极槽配合和绕组层数对永磁同步电机振动的影响分析

分析了不同极槽配合和绕组层数电机最低阶径向力波的阶数和来源,并针对槽数相同极数不同电机的最低阶径向力波的幅值进行了比较,通过结构有限元分析了不同极槽配合下外转子壳体的振动,最后总结了不同极槽配合电机最低阶径向力波的阶数,得出力波阶数小的极槽配合会引起大的振动,而且对于相同槽数的电机,极对数大的电机的振动也更大。

不同极槽配合永磁同步电动机振动噪声分析

永磁同步电动机的极槽配合不同,其对电机振动噪声的影响也各不相同,尤其是分数槽绕组的采用使永磁同步电动机的谐波磁场变得更加复杂。利用Ansoft软件计算电机的主极磁场,再通过谐波分析得出各次谐波的幅值,最后利用分析结果计算电机的电磁噪声。计算结果与实验值吻合较好;并总结出不同极槽配合对电机电磁噪声的影响。

极槽匹配对直驱式永磁风力发电机性能的影响

直驱式永磁风力发电机具有高效率、运行可靠和结构简单等优点,如何通过适当选择定子槽数及极数来改善发电机的性能、降低成本,是直驱式永磁风力发电机设计的一个重要问题。本文以输出功率为1.5MW的直驱式永磁风力发电机为例,根据风力发电系统中永磁发电机低转速、多极数、大体积的特点,基于场路耦合有限元法对风力发电机的性能进行分析。在发电机体积相同的情况下,比较和分析了定子槽数和极数对永磁风力发电机的性能的影响。

绕组类型与极槽配合对永磁同步电动机性能的影响

主要研究了单双层绕组及不同的极槽配合对分数槽绕组永磁同步电动机性能的影响。通过建立8极18槽、16极18槽、20极18槽的单、双层绕组分布的永磁同步电动机的二维模型,得到绕组分布图。分别进行有限元仿真计算,得到各模型的磁力线分布图、电磁转矩波形、转矩脉动波形、齿槽转矩波形和空载反电动势波形,通过对这些波形的分析得出不同绕组类型与极槽配合对电机性能影响的规律。

近极槽永磁电动机齿顶漏磁对转矩的影响

近极槽数表贴式永磁同步电机的齿顶漏磁比较大,降低了电机的输出转矩,导致电机转矩产生脉动,分析其对转矩的影响十分必要。根据一对极下的齿顶漏磁周期数为相数的偶数倍且关于原点对称的特点,分析了一相下的齿顶漏磁的傅里叶展开式。由法拉第电磁感应定律把齿顶漏磁和三相绕组反电动势联系起来,在此基础上推导出了齿顶漏磁与电磁转矩关系的解析表达式。有限元仿真和定量分析结果表明:齿顶漏磁降低了电机的平均电磁转矩,产生了六次纹波转矩,说明了分析方法的正确性。

近极槽数表贴式永磁同步电机齿顶漏磁分析与计算

近极槽数表贴式永磁同步电机的齿顶漏磁比较大,凭传统经验选取齿顶漏磁系数,再利用有限元软件仿真的方法延长了电机设计周期,即齿顶漏磁的快速、准确计算十分必要。根据半单元电机内每个齿的齿顶漏磁各自不同的特点,提出了平均每极齿顶漏磁的计算方法。将半单元电机内的所有齿的齿顶漏磁规算到每个磁极下,推导出了平均每极齿顶漏磁和齿顶漏磁系数的解析表达式。在此基础上进一步研究了电机极数和极弧系数的变化对齿顶漏磁系数的影响。平均每极齿顶漏磁解析法计算结果与有限元软件仿真结果一致,验证了平均每极齿顶漏磁计算方法的正确性和准确性。

永磁直线电动机削弱齿槽力的槽极数配合分析

采用傅里叶分解得到永磁直线电动机齿槽力的解析表达式,在此基础上,研究了减小永磁直线电动机齿槽力的槽极数的最佳配合,并利用有限元软件Ansoft进行了仿真。仿真结果表明:槽极数互质时能有效地减小永磁直线电动机的齿槽力。

极槽数相近的永磁同步电动机漏磁因数分析与计算

永磁同步电动机的漏磁因数对电动机中永磁材料的利用率、抗去磁能力和电动机的性能有较大的影响。对于永磁电动机不仅存在传统意义上的极间漏磁和端部漏磁,还包括齿顶漏磁,因此准确计算极槽数相近的电动机的漏磁因数非常重要。利用Ansoft软件对极槽数相近的电动机的磁场进行模拟,研究了齿顶漏磁的分布情况,总结出漏磁因数的计算方法。计算数值与试验值比较吻合。

三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之一)

分数槽集中绕组在无刷直流电动机应用日渐广泛。研究无刷直流电动机分数槽绕组的相数m、槽数Z、极对数p等设计参数之间的相互关系和约束条件,着重分析三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数Z/p组合规律,给出符合分数槽集中绕组条件的Z/p组合选择表。过去关于分数槽集中绕组文献多只提及表示为Z0=2、p0±1和Z0=2、p0±2的组合,文中给出更多的槽极数组合;同时引入了单元电机和虚拟电机概念,讨论了分数槽绕组和整数槽绕组的绕组分布系数对应关系等问题,可供设计者参考。

近似极槽无刷直流电动机降低齿槽转矩方法分析

齿槽转矩的最小化一直是永磁电机研究的难点和重点。为了削弱永磁无刷直流电动机的齿槽转矩,首先利用能量法和傅里叶分解法进行分析并提出了减小齿槽转矩的最佳极槽配合。研究表明:当定子槽与转子极的最小公倍数为2pQ、最大公约数为1时,齿槽转矩最小。在此基础上,研究了近似极槽永磁无刷直流电机极弧长度对齿槽转矩的影响,提出了最低齿槽转矩极弧长度的确定方法;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。

不同极槽配合对永磁同步电机温度场的影响

针对散线绕组电机在温升计算时建模存在的问题,采用分层简化的模型来对绕组建模,将简化模型应用到发热、散热计算上后,温升结果和温度分布趋势较为接近,验证了简化模型在工程中应用的可行性。为研究定子槽数对电机温升的影响,以某型号可用于中小型直驱风力发电机的永磁同步电机(PMSM)为对象,采用分层简化模型对电机定子进行了建模,通过有限元仿真计算了电机定子温度场,得到了绕组平均温度随槽数的变化趋势。对32极36槽电机进行了试验测试来验证算法的准确性。应用同样的仿真方法计算得到了某水冷电机温升随槽数的变化趋势。研究结果表明:随着定子槽数的增加,电机温升逐渐降低,且降低幅度越来越小。当槽极数比大于4.5时,定子槽数对电机温升的影响不再明显。