电枢绕组结构对PMSM最优驱动电流的影响

最优驱动电流可以减小永磁同步电机的转矩脉动和功率损耗。本文提出了计算带有表贴式磁钢转子的三相永磁同步电机的最优驱动电流的分析模型,并且对带和不带中线的电机进行了分析。所进行的分析表明,当绕组的反电势包含三重序列的谐波时,中性线对最优驱动电流的生成有明显的影响。采用中线时,最优驱动电流能够更有效地减小损耗和转矩脉动。本文利用两个典型的电机介绍了最优电流的影响,并且比较了这种驱动模式与传统的正弦驱动模式和BLDC驱动模式的的差别。所展示出的最优驱动模型对伺服控制这类高性能电机的运用具有积极的意义。

考虑交叉饱和影响的永磁同步电机稳态参数有限元分析

针对永磁电机相关控制策略及性能计算均需要准确地得到电感和磁链等稳态参数,而它们又受交叉饱和效应影响严重,常规方法无法准确计算的问题,以有限元为工具,分析了计算永磁磁链和直轴、交轴电枢反应电感的不同方法。研究了交叉饱和效应对永磁电机的直轴、交轴电枢反应电感的影响,提出由于交叉饱和效应导致的直轴交轴存在互感,以及直轴上的永磁磁势产生交轴磁通的问题。采用冻结单元磁导率的方法,将非线性场线性化,计算得到了稳态参数随直轴、交轴电流变化的趋势。通过对比,使用计算得到的稳态参数仿真结果和实际测试结果,在空载与负载条件下的吻合很好,证明了使用冻结磁导率法计算参数是可靠的。

无刷直流电机的一种新型转矩与效率优化控制

对于采用永磁体表面安装方式且气隙磁通为梯形波分布的无刷直流电机,为抑制电机转矩波动和提高电机效率,在可忽略电枢反应对电机气隙磁场影响的条件下,提出了一种新的综合考虑电机定子铜耗和旋转损耗的电机各相稳态等效电路模型,在此基础上用一种新的多目标优化控制方法来实现电机的转矩与效率控制,从而将电机的转矩波动抑制与效率优化统一到了一个框架内解决。仿真和实验结果表明:在同样的负载条件下,这种优化控制方法较两两换相方式的转矩波动小,电流有效值更小,电机效率得到了提高,当电机在非弱磁区运行时具有明显的应用优势。

高过载永磁同步电机的电磁特性

定子铁心饱和、电枢反应限制了永磁同步电机(PMSM)输出转矩的进一步提高,在一些应用场合电机的转矩密度无法满足需求。研究了永磁同步电机的转矩特性,提高了恒转速下的转矩过载能力。首先从PMSM的输出功率入手,分析PMSM的极限输出功率与输入电流、直交轴电抗和空载反电动势的关系。接着通过改变PMSM定子和转子结构参数,分析了不同槽、极比对电机转矩过载的影响;磁钢厚度对气隙磁密以及直交轴电感的影响;定子裂比对电机电磁转矩的影响;不同齿宽对电机输出转矩的影响。由此得到高过载永磁电机的设计方法。最后进行有限元分析和电磁设计,并研制了一台10倍转矩过载的PMSM。搭建了测功机实验平台,对比测试了高过载电机以及常规设计PMSM的电阻、电感与转矩-电流特性曲线。实验分析结果与有限元计算结果基本一致,验证了理论分析的正确性。

考虑涡流反作用的永磁体涡流损耗解析计算

推导了一种新型表面式无金属护套永磁同步电机永磁体涡流损耗解析模型,该模型同时考虑涡流反作用、开槽引起的磁导谐波和涡流分布不均匀三种因素,可以计算任意定子电流波形的表面式无金属护套永磁同步电机的永磁体涡流损耗,并能分析任意次数时空谐波产生的永磁体涡流损耗。采用所推导的解析模型研究影响永磁体涡流损耗的因素,包括调制比、载波比和气隙长度。调制比和载波比的增加减小了电流时间谐波幅值二次方和,因此降低了永磁体涡流损耗;气隙长度的增加,由于削弱了谐波电枢反应而降低了永磁体涡流损耗。通过对电机的实验分析和有限元仿真,验证了解析计算的正确性和规律的适用性。

在恒转矩和弱磁控制状态下的各种永磁同步电机负载铁耗

研究了四种不同转子结构的永磁同步电机,即表面安装式、表面埋入式、径向内置式和切向内置式永磁同步电机,在不同的控制模式下,电机铁心内各典型部位的磁场波形变化。利用有限元法和实测结果,分析和计算了这些电机在各种运行模式下的负载铁耗变化,即在恒转矩区域和弱磁控制区域下负载铁耗的变化,并具体比较分析了弱磁性能和磁钢保护性能优越的各类内置式永磁同步电机负载铁耗明显高于表面安装式永磁同步电机具体原因。

长定子直线同步电动机轨道空间处的电枢反应电抗和谐波漏抗

介绍了长定子直线同步电动机轨道空间处定子磁场的特点,提出了轨道空间处电枢反应 电抗和谐波漏抗的计算方法,并以磁悬浮列车Transrapid-08为例,验证了该法的正确性。

六相电流型交直交变频同步电动机电枢磁势及转子表面附加损耗的分析

六相电流型交直交变频同步电动机不同于普通三相电机,除存在电机内在的时空谐波外(与三相同步电动机不同),还存在着变频电源注入的外加谐波。本文对六相电流型交直交变频同步电动机电枢磁势的分布情况和计算方法进行了系统的分析推导。并在磁势分析基础上,给出了六相电流型交直交变频同步电动机转子表面附加损耗的计算方法,以供工程应用。

减小永滋同步电机电枢反应的新方法

本文对既可保持转子的机械完整性、又可降低电枢反应的新的转子结构进行了分析。这种结构是将转子上的磁体切向安置，转子的直轴对称地设置空槽，从而可有效地降低电枢反应。分析中采用二维有限元法，软件均采用ＮＤＰ－ＦＯＲＴＲＡＮ语言，在微机上实现大型磁场的计算，利用该种结构设计了一台４５ｋＷ，４极钕铁硼永磁同步电动机。

利用负载磁场法求解永磁同步电动机的交直轴电枢反应电抗

永磁同步电动机电抗参数的准确计算对于电机性能分析与电机优化设计是至关重要的。介绍了一种基于电机任意运行工况下,利用有限元法求解永磁同步电动机的交直轴电枢反应电抗Xaq、Xad以及永磁体空载感应电压E0的方法。基于有限元法计算非线性负载磁场得出内感应电压Eδ和内功率角δi,进而推导得出Xad、Xaq和E0。并将此方法应用于求解一台额定功率630k W的船用表贴式永磁同步电动机的交直轴电枢反应电抗。

一种由试验结果求取永磁同步电动机电抗参数的方法

通过对永磁同步电动机电枢反应的分析,提出一种由试验结果求取永磁同步电机电抗参数的方法,并验证了该方法的正确性与有效性。

裂齿式永磁游标电动机性能分析与比较

针对永磁游标电动机(permanent magnet vernier motor, PMVM)转矩密度大和功率密度高的特点,将其与传统永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)的性能进行比较研究.给出了6槽32极裂齿式PMVM的结构及工作原理,采用有限元仿真软件JMAG对其永磁磁场和电枢反应磁场的气隙磁密、空载感应电势、转矩、损耗等进行了分析,并与两台具有相同直径、轴长、定子齿数的PMSM进行了定量比较.结果表明:相比于6槽32极和6槽4极PMSM,6槽32极裂齿式PMVM平均转矩分别增加约45.0%和76.2%,转矩脉动减小约90.5%和95.0%,这揭示了PMVM转矩密度大、转矩脉动小的优点.然而,由于PMVM气隙中含有大量不同极对数、不同旋转速度的谐波磁场,导致其铁耗和永磁体涡流损耗较大.

永磁同步电动机的电枢反应和损耗分析

本文详细地分析了永磁同步电动机电枢反应的特点 ,说明了直交轴磁路间的耦合以及耦合电抗的概念。提出一种由试验结果求取电机参数和分离损耗的方法 ,与样机的电磁场计算以及实测数据相比达到足够的精度。

钕铁硼永磁同步电动机电枢反应电抗的计算

本文根据钕铁硼永磁同步电动机的结构特点，在建立钕铁硼永磁同步电动机电枢反应电抗参数分析模型的基础上推导出纵、横轴电枢反应电抗的计算公式；分析了电机磁路饱和对电枢反应电抗的影响；介绍了纵、横轴电枢反应电抗饱和值的计算方法．

永磁无刷电动机相位超前角研究

近年来永磁无刷直流电动机已经成为伺服驱动控制系统首选方案,在永磁无刷电动机经典控制理论中忽略了电枢反应、磁路饱和以及系统延时等因素,在高速或大力矩运行时,实测力矩系数迅速降低,驱动效率明显低于理论计算值。在驱动程序中适当调节导通角度,即增加相位超前角设置,可以大幅提高电动机过载能力和运行效率。以往文献中多从驱动角度分析相位超前角,本文从电机本体分析相位超前角产生的原因。针对不同转子结构类型进行定量分析,再结合有限元分析软件对相位超前角进行定量计算。经试验验证,计算结果对实际参数调节具有比较理想的指导作用。

永磁无刷直流电机电枢反应综述与分析

就电枢反应对永磁无刷直流电动机性能的影响进行归纳和分析,指出一些值得商榷的地方,如采用基于电枢反应磁势分布图方法分析电枢反应对气隙磁场的影响,与将基于电枢反应磁势分解为直轴和交轴分量的传统分析方法相比,可得到更直观的理解和更准确的认识。电枢反应影响程度大小的关键是转子磁路结构。最后讨论了分数槽集中绕组无刷电机电枢反应的特殊问题。

双定子永磁同步电机电枢反应对气隙磁场的影响

为了研究双定子永磁同步电机两套定子绕组电枢反应对气隙磁场的影响,分别对双定子永磁同步电机内外定子空载、外定子负载内定子空载、外定子空载内定子负载和内外定子负载4种情况下,定子绕组电枢反应对内外气隙磁场的影响进行分析。通过建立等效磁路,推导出气隙磁密的解析表达式。经分析比较,结果显示外定子绕组电枢反应对外气隙磁场影响较大,其影响程度可由外磁路漏磁阻与外层永磁体内磁阻之比反映,而对内气隙磁场几乎无影响;同样,内定子绕组电枢反应对内气隙磁场影响较大,其影响程度可由内磁路漏磁阻与内层永磁体内磁阻之比反映,而对外气隙磁场几乎无影响。最后用有限元法进行仿真验证。

电机中几个概念性问题的深入分析

分析了电机中铁心损耗的形成机理及其本质,讨论了直流电机电枢反应的去磁机理,明确了同步发电机准同期并列的含义,从而深刻理解有关基本概念。

一种计算永磁同步电机附加损耗的方法

针对永磁同步电动机和三相异步电动机空载损耗不同的特点,提出一种由试验结果计算附加损耗的方法,与样机的实测数据相比达到足够的精度,从而证实该方法的有效性。