集中绕组PMSM槽/极数组合规律分析

深入讨论了单元电机的槽号相位图的5个特点。分析并给出了分数槽绕组单元电机的4个约束条件和分数槽集中绕组单元电机的2个附加约束条件。讨论了分数槽集中绕组单元电机的绕组系数的计算方法,并利用虚拟电机的概念给出了分数槽电机与整数槽电机绕组分布系数计算时的等效条件。因采用了槽号相位图进行分析与计算,分析方法有利于计算机自动化分析和选配绕组方案。

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。

永磁同步轮毂电机设计及噪声优化

轮毂电机种类繁多,包括直流电机、异步电机、永磁同步电机等,但永磁同步电机较其他类型电机具有更好稳定性、更高的效率以及功率密度。但在爬坡过程或满载时,电机既要保证高速行驶,又要避免产生过大噪声,现从轮毂电机主要尺寸设计、振动噪声理论分析、抑制措施研究等方面进行理论计算、软件分析,通过软件模拟结果,设计合理极槽配合、绕组方案等,优化电机噪声振动。

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。

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。

舵机用大功率永磁同步伺服电机电磁设计

针对舵机用大功率永磁同步电机转动惯量低、转速高、功率密度高和短时工作制的特点,对定子绕组形式和槽极数配合的合理选择做了介绍,并确定了电机基本尺寸。电机采用18槽4极分数槽双层短距分布绕组,电磁场有限元分析和试验结果表明,电机永磁电动势波形正弦度高,电机齿槽转矩低,转矩脉动低,输出转矩高,转动惯量低,具有较高的动态响应性能。

基于定子齿削角的近极槽永磁同步电机振动噪声削弱方法

对于近极槽永磁同步电机而言,其振动噪声特性具有许多的特殊性。本文首先分析了分数槽永磁同步电机在定子齿削角时永磁体产生的气隙磁通密度分布表达式,然后利用所推导的解析表达式计算了在不同齿削角度情况下的各次谐波幅值,最后分别应用有限元法与解析公式计算分析了齿削角方法对电机振动噪声所带来的影响。结果表明,对定子应用齿削角的方法可有效降低近极槽表贴式永磁同步电机的振动噪声。

不等齿顶宽间隔绕组对直接驱动转台电机转矩特性的影响

为了满足直接驱动数控转台对低速大转矩电机的要求,研究并设计了一种基于极槽数相近结构的不等齿顶宽间隔绕组多极永磁同步电机。多极电机保证了转台具有较低的额定转速。极槽数相近结构不仅可以提高绕组短距系数,更能有效地降低电机的齿槽转矩波动。间隔绕组和不等齿顶宽结构的配合设计最大化了定子齿磁链和绕组系数,从而有效地提高了电机的转矩密度。另外,还采用解析计算方法分析了不等齿顶宽结构对齿槽转矩波动和谐波绕组系数的影响。从有限元软件ANSYS计算结果和实验结果可以看出,样机的齿槽转矩波动小于额定转矩的1%;与等齿宽电机相比,不等齿顶宽结构有效地提高了电机的平均转矩,证明了所提出设计方法的正确性和有效性。

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。

工业机器人用永磁同步电机的设计

机器人用永磁同步电机要求具有高转矩倍数、高效率和低转矩脉动等特性。通过分析电机的技术要求,确定了该电机的基本尺寸参数。用有限元分析软件对电机进行分析和仿真。对常用的永磁电机的槽极配合进行分析,选择最佳的槽极配合。采用不等厚永磁体结构,对电机的齿槽转矩进行优化。设计了大小圈绕组结构,有效地提高了电机的效率。为工业机器人用永磁同步电机的设计和改进提供了一种设计的方法。

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。

基于三维时步有限元的永磁体涡流损耗分析

钕铁硼永磁材料具有较大的电导率,即使电机额定转速较低时,依然能在电机永磁体中产生较大的涡流损耗,影响电机性能,因此有必要对低速大转矩永磁同步电机永磁体涡流损耗进行研究。设计5台不同极槽配合的低速大转矩表贴式永磁同步电机,采用三维时步有限元法计算5台电机的永磁体涡流损耗。针对不同极槽配合电机气隙磁密分数次谐波含量对永磁体涡流损耗的影响进行分析。结果显示,分数次谐波含量越大永磁体涡流损耗越大。

矿用潜水泵高功率密度永磁同步电机极槽配合选择分析

永磁同步电机的极槽配合是影响电机齿槽特性和电磁特性的重要因素之一,而齿槽转矩和反电势谐波会产生振动和噪声,严重时会提高电机温升。为了保障矿用潜水泵进行煤矿水害应急救援时设备运行的安全性和稳定性,以132kW永磁同步电机为对象,重点研究了削弱齿槽转矩和含有较少反电势谐波的极槽配合选择原则,首先分析了齿槽转矩的产生机理,并推导了齿槽转矩的解析表达式,分析极槽配合对齿槽转矩的影响,提出削弱齿槽转矩的极槽配合选择原则;然后提出了三种常用极槽配合方案,分别建立永磁同步电机的有限元仿真模型,分析得出反电势中的谐波分量和幅值,得出谐波含量最少、反电势波形更趋近于正弦波的极槽配合方案;最后仿真三种方案的齿槽转矩,验证之前提出削弱齿槽转矩选择原则的正确性。综合以上两种结果,分析对比得出矿用潜水泵高功率永磁同步电机极槽配合的方案。

车用永磁同步电机的电磁噪声分析与抑制

电机模态的准确分析是实现电机低噪声驱动设计的重要环节。当电机模态频率与对应阶次径向电磁力波频率接近时,会产生共振。以一台6极36槽的70 kW商务车主驱动永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对比分析转子开辅助槽和针对一阶齿谐波的转子分段斜极方法对电磁力波的影响。采用转子开辅助槽和转子分段斜极的优化方法后,0阶12倍频径向电磁力波幅值可减小79%。建立电机三维有限元模态仿真模型,分析电机结构部件对模态的影响,结合常用车载驱动电机的安装固定方式对外壳进行约束,分析不同约束方式下电机的模态特性。结果表明,在峰值功率8 000 r/min的工况下,优化设计方案下的0阶12倍频的径向电磁力波幅值较大,但由于频率为4 800 Hz,远离电机模态的固有频率,因此不会发生共振,降低了电磁噪声。

低振动噪声永磁同步电机极槽配合的选择

永磁同步电机的极槽配合是影响电机齿槽特性和振动噪声特性的重要因素之一。理论上分析了永磁同步电机电磁力波特征参数和极槽配合的关系,重点讨论常用极槽配合齿槽转矩和电磁力波特性。建立了永磁同步电机的多物理场有限元耦合模型,比较了几种典型分数槽集中绕组情况下电磁力波和噪声机理特性,得出低振动噪声永磁同步电机极槽配合的选择原则。

多极少槽永磁同步电动机齿顶漏磁的计算与分析

多极少槽永磁同步电动机其磁场分布比较复杂,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,因此准确计算该类电机的漏磁因数非常重要。本文应用Ansoft软件对多极少槽电动机的磁场进行模拟,得出了齿顶漏磁的分布情况,总结出了含有齿顶漏磁的永磁同步电动机漏磁因数的计算方法,计算结果与试验值比较吻合。

多极少槽永磁电机绕组并联支路间环流分析

多极少槽永磁同步电机在各领域的应用越来越广泛,其绕组往往设计成多支路并联形式。在电机制造和运行过程中,绕组各并联支路易受制造公差和运行磨损的影响,在并联支路间易产生环流,造成电机损耗增加,运行状况恶劣。文章首先分析了多极少槽永磁同步电机并联支路间环流产生的机理,并重点分析了转子偏心情况下定子绕组两条支路并联反电动势和电压方程;推导出环流数学模型,为降低环流提供了理论依据。然后利用Ansoft软件建立了不同并联路数、不同偏心类型及不同偏心量的电机模型,并对顺槽相连、隔槽相连、对槽相连三种连接方式电机各支路反电动势进行仿真,对比各支路反电动势不平衡度,得到环流最低的绕组连接规律。最后制作了三种连接方式的样机,通过样机测试验证了理论分析的正确性和降低环流措施的有效性。

永磁同步电机齿槽转矩的分析

对常用的永磁同步电机(PMSM)的槽极配合进行分析,选择最佳的槽极配合,并用有限元分析软件Maxwell进行仿真,提出了利用不等厚永磁体来有效削弱PMSM的齿槽转矩从而提高电机性能的方法。

分数槽永磁同步电动机优化分析

简要分析了分数槽永磁同步电动机电枢磁场的谐波,利用Maxwell 2D有限元分析软件分别仿真计算了36槽30极、32极、34极三台永磁同步电动机的永磁体磁场,通过傅里叶分解得到永磁体磁场的各次谐波及幅值,进行了径向力波分析。通过径向力波分析结果确定最佳的槽极配合,同时分析了不同极弧系数对永磁同步电动机齿槽转矩的影响。此分析方法对永磁同步电动机的优化设计具有一定的参考价值。