电动汽车新型永磁同步电机的非均匀气隙建模及性能分析

针对电动汽车永磁同步电机输出扭矩大、恒功率调速范围宽的需求,研制了一种新型内置切向径向并联磁路非均匀气隙永磁同步电机。通过建立非均匀气隙转子正弦分布子域模型,并结合能量法和傅里叶分解法,推导了均匀气隙和非均匀气隙时齿槽转矩的解析表达式,获得了转子偏心距对齿槽转矩、弱磁扩速倍数的影响规律。结果表明:对于提出的内置切向径向并联磁路永磁同步电机,当转子偏心距为4mm时,电机峰值齿槽转矩削减了62%,弱磁扩速倍数提高了16.7%。试制的样机通过试验验证了理论分析的正确性。

斜槽宽度及非均匀气隙对永磁同步发电机性能的影响

利用磁路和有限元的计算方法,计算了不同斜槽宽度、不同非均匀气隙情况下永磁同步发电机的空载电势、输出功率、电机效率、齿槽转矩等参数;分析了这些参数的变化趋势.结果表明,随斜槽宽度的增加电机的空载电势、效率、输出功率逐渐下降,且电机的齿槽转矩和电势波形正弦畸变率(THD)有一个最小值;气隙的不均匀对空载电势、效率、输出功率等影响不大,但可以改善电机的电势波形.

定子斜槽及非均匀气隙对永磁同步发电机的性能影响

斜槽可以削弱由齿谐波引起的附加转矩及噪声,但同时也对电机的性能产生了一定的影响。利用磁路和有限元的计算方法,计算了不同斜槽宽度、不同非均匀气隙情况下电机的空载电势、短路电流、输出功率、电机效率、齿槽转矩、电势波形正弦畸变率等参数;分析了这些参数的变化趋势;研究了产生这些区别的原因,得出了一些实用结论。

非均匀气隙对切向永磁同步发电机性能影响

针对永磁同步发电机(PMSG)谐波含量和振动较大的问题,提出采用非均匀气隙削弱齿谐波和齿槽转矩的方法.分析了非均匀气隙永磁同步发电机的运行机理,讨论了不同偏心程度非均匀气隙情况下,永磁同步发电机的空载反电动势、输出功率、电机效率、波形畸变率等参数的变化规律.通过场路耦合法,以一台切向式永磁同步发电机为例进行了仿真,结果表明非均匀气隙能改善气隙磁场波形,电机波形畸变率THD由4.86%降到2.48%,齿槽转矩降低40%.

基于T-S模糊模型的非均匀气隙永磁同步电动机混沌系统控制

基于T-S模糊模型,给出了一种针对非均匀气隙永磁同步电动机(PMSM)混沌系统的控制方法。通过一个多时标变换,将转子磁场定向坐标系下的PMSM模型,变换成一种简单的无量纲模型。基于Lyapunov稳定性理论,设计了反馈控制器,实现了对非均匀气隙PMSM系统的混沌控制。

非均匀气隙永磁电机计算方法的探讨

非均匀气隙电机由于磁路结构的不对称或不均匀性使计算复杂化。本文在给出它们静转矩计算的统一数学模型及统一公式的基础上,给出了定转子间不同相对位置时的气隙磁场分布图和对应的计算方法,并探讨了用计算机辅助设计这种数学模型的设计程序。

非均匀气隙结构对自起动永磁同步电动机性能的影响

提出一种非均匀气隙结构来改善自起动永磁同步电动机谐波含量高和振动较大的问题。以一台55kW电动机为例,利用ANSYS Maxwell建立其二维瞬态场有限元模型,计算该结构下电动机空载反电势、气隙磁密以及齿槽转矩等参数,结果表明非均匀气隙结构可以改善气隙磁场波形,低降电机的齿槽转矩。

基于田口法的永磁发电机气隙磁通密度优化

为了减小气隙磁场中谐波含量过高对永磁发电机性能造成的不利影响,结合Taguchi方法和时步有限元法对内置"V"型转子磁路结构的永磁电机进行优化设计。首先,以永磁电机的4个结构参数为优化变量,2种电机特性为约束条件,对采用非均匀气隙结构的永磁电机的转子结构进行多目标多变量优化,得到了最优空载下非均匀气隙磁通密度波形时的转子结构;然后通过对比优化前后的气隙磁通密度谐波含量,验证Taguchi方法优化结果的优越性和正确性;最后,运用时步有限元方法计算得到了考虑定子斜槽的电动势波形,进一步验证了该文气隙磁通密度优化的有效性。

基于多空气槽新V型转子超高效NVRPM优化设计

依据指标优化设计一款额定功率22 kW、额定转速3000 r/min的压缩机用内置新V型转子永磁同步电机(NVRPM)。由于V型结构永磁电机较多的永磁体块数造成转子极间漏磁增大,以及气隙磁场含有较大的谐波分量易导致损耗增加、效率降低,在初始V型转子上进行3处结构的优化设计:转子面上添加多空气槽;余弦型非均匀气隙;转子分段斜极式。通过有限元仿真NVRPM的电磁特性,并且计算最佳斜极角、分析非均匀气隙中余弦函数的幅值,证明优化后新电机能够减少损耗22.6%、削弱齿槽转矩98.2%、降低转矩波动11.7%。另外,试制实验样机并测试效率高达96.32%且运行区域宽广高效。因此NVRPM的优化设计具有实践性,适合压缩机生产使用。

基于电动汽车驱动电机振动噪声优化的转子结构设计

为降低电动汽车驱动电机的振动噪声,提升电动汽车的振动噪声性能,本文以一台电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,推导出转子分段错极情况下径向电磁力的解析表达式,并分析错极角度、分段数对径向电磁力的影响。为进一步削弱电磁振动噪声,采用有限元法对比研究了未优化、转子分段错极优化,以及在分段错极基础上采用非均匀气隙这3种情况下径向电磁力和电磁振动噪声的大小;结果表明,同时采用转子分段错极和非均匀气隙的优化方式对电机径向电磁力和振动噪声削弱效果最佳。样机实验验证了仿真结果的准确性,为电动汽车驱动电机减振降噪的设计提供参考。

转子结构优化的内置V型永磁电机齿槽转矩研究

为了降低内置V型永磁电机的齿槽转矩,提出在提高齿槽转矩对称性的基础上结合改进非均匀气隙的方法降低齿槽转矩。首先,研究齿槽转矩对称性产生原理,通过优化转子参数Rib和HRib使对称系数由40%提高到93.3%,但齿槽转矩峰值也由1.30 N·m增加到1.54 N·m;在提高对称性的基础上,对传统非均匀气隙进行改进,齿槽转矩峰值可大幅降低。通过仿真分析得到,仅提高齿槽转矩对称性,传统非均匀气隙齿槽转矩峰值由1.54 N·m降低到1.05 N·m,仅仅降低了31.8%,改进非均匀气隙后齿槽转矩峰值降低到0.25 N·m,降低了86%,说明改进非均匀气隙能更好的结合对称性降低齿槽转矩;最后分析优化后空载气隙磁密和空载反电势谐波畸变率基本保持不变,说明优化后不会恶化电机其他性能。

内置式U形永磁同步发电机转子结构优化

针对永磁同步发电机齿谐波含量大、电压畸变率高及存在齿槽转矩的问题,对内置式U形永磁同步发电机转子结构进行了优化.研究了齿槽转矩产生的原因,以6极72槽内置式U形永磁同步发电机为例,利用有限元方法分析磁极偏移程度及非均匀气隙程度对齿槽转矩及电压畸变率的影响.分析了圆形轴向转子通风道位置对永磁同步发电机性能的影响.结果表明:磁极偏移可以使齿槽转矩相位发生周期性变化,当磁极偏移0.5齿距时,所对应齿槽转矩最小,约为原来的25%;永磁同步发电机的齿谐波含量、电压畸变率及齿槽转矩随非均匀气隙程度的增加而降低;当转子通风道位置处于合适位置时,在去磁最严重的情况下,永磁体最小磁密面的磁密最大,说明适当的转子通风道位置可以降低永磁体的退磁风险;对于文中发电机,当转子通风道位置顺时针偏转2°机械角度时,永磁磁钢最小磁密面的磁密最大为0.331 7 T.

MW级永磁同步发电机空载电势正弦畸变率分析

以内置式U型永磁同步发电机为例,针对永磁同步发电机电势畸变率较高的问题,分析其原因,同时提出转子非均匀气隙方法与定子斜槽方法。通过有限元的方法进行仿真实验,将转子采用均匀气息与非均匀气隙下的空载电势、气隙磁密与齿槽转矩进行对比分析,得出转子采用非均匀气隙后对电动势畸变率的影响;提出3D模型的2D分段法来提高有限元2D仿真准确度,同时得出不同定子斜槽对齿谐的抑制效果,并得出齿槽转矩在不同斜槽下的波形图及幅值表,获得空载相电势波形的局部放大图,并得出最佳的定子斜槽。在采用优化气隙及斜槽后,电压畸变率由7.32%降为4.8%,满足设计要求。

新型8极9槽永磁同步电机静态场的分析

针对采用分布式绕组的缺点,提出一种采用集中式绕组的新型8极9槽永磁同步电机,并在此基础上改变磁钢的参数,对电机的结构进行优化。

内置式永磁电机齿槽转矩的优化设计

针对内置式永磁同步电机存在的齿槽转矩问题,采用有限元软件Maxwell分别对不同分段数、不同非均匀气隙情况下的内置式永磁同步电机进行分析.理论分析表明:转子分段斜极可以抑制齿谐波,从而削弱齿槽转矩;而采用非均匀气隙结构则可以通过优化气隙磁密的特定次谐波削弱齿槽转矩.依据理论分析,提出一种二者相结合的方法抑制电机的齿槽转矩.优化结果表明:该方法能有效地抑制电机的齿槽转矩.

基于新型定子极面结构的开关磁阻电机转矩脉动抑制研究

为抑制开关磁阻电机(SRM)转矩脉动,提出了一种新型定子极面结构,将传统均匀气隙结构改成两段式的非均匀气隙结构。以一台11 k W、1 000 r/min、12/8极SRM为例,通过建立二维场路耦合时步有限元模型,对此类结构进行了验证与优化。结果表明:此类结构能够在保证电机效率基本不变的情况下,有效抑制转矩脉动,为进一步提升SRM的设计与运行水平,提供了有益的参考。

双层内嵌式永磁同步电机齿槽转矩优化

为了削弱双层内嵌式永磁同步电机的齿槽转矩,提出一种采用内嵌磁极偏移与非均匀气隙偏心转子相结合的优化方法。基于能量法推导磁极偏移时齿槽转矩的解析表达式,分析齿槽转矩的影响因素。以降低电机的齿槽转矩峰值为目标,利用有限元软件,采用气隙分层法研究磁极偏移角度和转子偏心距对电机齿槽转矩的影响规律,获得最优参数值。结果表明,该方法能有效降低电机的齿槽转矩,改善电机的输出性能。

永磁同步电机转子涡流损耗优化及温升分析

为解决永磁同步电机转子涡流损耗引起的转子温度高、永磁钢退磁等问题,建立转子涡流损耗解析表达式,分析影响参数,并以3相8极36槽V型IPMSM为例,研究定子槽口宽度、气隙长度、转子偏心距、定子斜槽角度等参数对转子涡流损耗的影响规律,完成最优参数匹配。研究结果表明,优化后的转子结构能够有效削弱电机主气隙磁密的高次谐波,从而减少涡流损耗、降低转子温度,提高电机输出性能。

电励磁集中式定子绕组同步电机的性能对比分析

为了降低转矩波动,文中研究了不同槽/极比和气隙均匀程度对电机转矩波动的影响。分别在相同的尺寸、转速、激励情况下,对极数为12槽10极、18槽10极、30槽10极的电励磁集中式绕组电机进行性能分析。首先对不同的槽/极比的电机进行有限元分析,再对比分析电机气隙均匀程度对其齿槽转矩的影响。通过比较发现适当的槽/极比可以降低齿槽转矩和反电势的谐波含量,而且从齿槽转矩的大小来看,分数槽电机要低于整数槽电机。使用非均匀气隙可以减少气隙磁密谐波含量,从而进一步降低齿槽转矩,降低了转矩波动。经过有限元计算,分析了这3种电机的电感和对转矩的影响。最后,发现非均匀气隙对降低电机转矩波动的效果更明显,12/10电机转矩波动百分比从10.6%降到了4.2%。

高速加工用永磁同步电动机的性能分析与优化

根据高速精密铣削电主轴在超精细加工领域的应用特点,以150 mm外径永磁同步电主轴为例,分别从磁密分布、弱磁特性和转矩特性三个方面对电动机的转子结构进行了优化,并分析了非均匀气隙、分段永磁体、漏磁桥对电动机高速运行性能的影响,最终为设计一种弱磁特性好,转矩波动小的高速精密电主轴用永磁同步电动机提供了有价值的参考。