螺杆机用并轴双转子永磁电机齿槽力矩机理分析与抑制

针对并轴双转子永磁电机过大的齿槽力矩以及转矩脉动大等电磁问题,采用传统单个槽齿槽转矩理论以及双转子电机边端力矩波动理论进行分析,计算了并轴双转子电机齿槽力矩的特殊组成成分以及其各部分转矩的谐波阶次。分析改变磁极偏心距和转子斜极对电机齿槽力矩和转矩特性的影响。采用响应面法构建电机的多目标优化模型,通过改变永磁体偏心距和斜极块数来约束电机的优化变量,并采取约束关系以及优化目标求解出最优转子结构参数。构建有限元模型,验证齿槽力矩理论的正确性。对比采用最优转子结构参数下电机的电磁性能与优化前电机的电磁性能,优化后电机的齿槽力矩、转矩脉动等电磁性能进一步提升,验证了采用磁极偏心和转子斜极复合结构的有效性。

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。

齿槽表面多级微织构构筑及其润湿机理

目的使外科手术器械表面具有超疏水功能,有效防止感染,解决医疗器械的清洁问题,降低设备维护成本。方法通过电火花线切割(WEDM)复合纳秒激光烧蚀在3Cr13不锈钢表面制备了亚毫米/微米多级复合织构表面,随后在表面上制备了1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷溶液(PFDS)自组装超疏水涂层。利用台式扫描电镜和激光共聚焦显微镜观察复合织构表面形貌特征,使用接触角测量仪对水滴与复合织构表面的接触状态进行观察,并测量水滴的接触角与滚动角。利用表界面张力仪对多级织构表面黏附力进行表征。结果微米沟槽在亚毫米齿槽斜面上均布且不同高度的沟槽形状一致,方向与齿槽平行。水滴与齿槽阵列表面为Wenzel模型接触,水滴与多级结构表面为Cassie-Baxter模型接触。齿槽阵列试样最大黏附力为164.1μN,最小黏附力为123.5μN,多级织构试样的黏附力分别为77.2、47、24.1μN。结论微米沟槽的存在改变了水滴接触状态,在亚毫米尺度上水滴与表面的接触状态由Wenzel状态转为Cassie-Baxter状态,有效改善了水滴的接触性能与滚动性能。多级织构试样齿槽顶角的减小,有效减小了固液接触面积,水滴接触角最大为163.2°。

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。

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。

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%。

装配整体式齿槽剪力墙结构密拼接技术研究

装配整体式齿槽剪力墙结构是一种新型不出筋全预制混凝土剪力墙结构,具有标准化程度高、运输安装便捷、场内工作量少的优点。预制构件间通过密拼接技术实现水平连接,连接接缝内钢筋的布置限制了齿槽剪力墙的施工效率。基于装配整体式齿槽剪力墙的构造特征,提出了一种钢筋整体推拉连接技术,有效解决了钢筋连接问题,为装配整体式齿槽剪力墙结构的推广应用奠定了基础。

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%。

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。

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。

新型铝合金花环齿槽形组合节点滞回性能试验研究

板式节点是目前铝合金单层网壳最常用的节点,其主要通过上下盖板将铝合金梁的翼缘进行连接,而在腹板处并无连接,导致梁腹板的力学性能不能充分发挥。为弥补板式节点的这一不足,提出一种新型铝合金花环齿槽形组合节点(FGC节点),并通过拟静力试验探明了FGC节点的滞回性能。试验结果表明,FGC节点的滞回曲线包含4个阶段:弹性阶段、螺栓滑移阶段、孔壁承压-刚度退化阶段和失效阶段,而并无明显强度退化阶段。对比板式节点和FGC节点的试验结果可以发现,FGC节点具有更好的承载能力、变形能力和耗能能力。随着盖板厚度的增加,FGC节点的极限荷载增加,但是耗能能力降低。随着上下盖板半径的增加,FGC节点的极限荷载和耗能能力逐渐增强。随着盖板厚度的增大,增加花环齿槽体的刚度对FGC节点滞回性能影响减小。

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。

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。

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。

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。

零齿槽无刷直驱伺服电机在电动车辆中的性能评价

无刷直驱电机作为电动车核心部件,其中零齿槽设计尤为引人注目。本研究针对电动车动力性能需求,设计并评估了一款零齿槽无刷直驱电机。该电机结构紧凑,低振动、低噪音,无需齿轮,显著提升电机效率和寿命,降低维护成本。实验结果显示,电机在不同工作条件下性能优异,扭矩波动小、效率高、负载能力强,且热耗散良好,有助于延长连续工作时间,增强电动车行驶的稳定性和安全性。为了测试车辆整体性能,我们还在实际道路条件下对电机驱动的电动车进行了试验。试验结果表明,该电机能够满足电动车在各种道路条件下的行驶需求,且综合经济性好,为电动车技术的发展提供了有力支持。

零齿槽无刷直驱伺服电机在自动化生产线上的优势与挑战

自动化生产线对伺服电机的动态性能、精确控制和长期可靠性有严苛要求。零齿槽无刷直驱伺服电机以其卓越性能受到广泛应用。本研究深入探讨了该电机在自动化生产线上的优势与挑战。研究发现,零齿槽无刷直驱伺服电机具有无级变速、动态响应快、运行平稳、噪声小、耐磨损等优势,特别是在减速装置和执行器集成方面,能实现紧凑的机械结构和高效能。然而,作为新兴技术,该电机面临磁场控制复杂、制造成本较高、传统控制策略下控制精度不高等挑战,未来需进一步优化设计和控制策略,以满足更广泛的应用需求。针对这些挑战,研究基于现代控制理论,提出了一种新的自适应优化控制策略,减轻了控制复杂性,并在一定程度上改善了控制精度。研究结果为自动化生产线上更广泛地应用零齿槽无刷直驱伺服电机提供了理论参考和实践指导。

并轴式双转子永磁同步电机齿槽转矩分析

为有效分析和削弱并轴式双转子永磁同步电机的齿槽转矩,首先给出并轴式双转子永磁同步电机并接区气隙尺寸确定的一般原则,其次在计及并接区特殊结构参数的情况下给出各部分等效磁导的计算公式,进而建立并轴式双转子永磁同步电机等效磁网络模型,并通过能量差分法建立该电机齿槽转矩的解析表达式,然后以一台双8极54槽并轴式双转子永磁同步电机为例,建立其2D有限元计算模型,综合分析电机并接区气隙、永磁体、槽口宽度等不同结构的尺寸参数对齿槽转矩的影响,得到削弱并轴式双转子永磁同步电机齿槽转矩的有效方法,最后使用田口法以电机齿槽转矩为优化目标,以并接区气隙尺寸、永磁体尺寸、定子槽口宽度等不同参数作为优化变量进行优化分析,有效提高电机的性能。