基于极弧系数和分段斜极选择的五相永磁电机齿槽转矩削弱方法研究

齿槽转矩的削弱是优化电机性能和提高系统稳定性的基础。为了削弱五相永磁同步电机(five-phase permanent magnet motor,FPPMM)的齿槽转矩,该文提出一种多参数复合的转子结构优化设计方法。基于能量法和傅里叶分解,推导能明确表达齿槽转矩与极弧系数和分段斜极关系的齿槽转矩表达式。在此基础上,提出最佳极弧系数的预测模型,给出不同转子磁极分段数下最佳斜极角度的确定方法。采用曲面响应法,建立极弧系数、转子磁极分段数和斜极角度与多个优化目标之间的数学模型,求解数学模型得到复合极弧系数、转子磁极分段数和斜极角度的最优转子结构参数组合。基于优化前后电机结构参数建立有限元模型,对比优化前后电机的空载气隙磁密、空载反电势和齿槽转矩等性能参数。最后,基于优选参数制造样机并进行试验,验证上述理论分析的正确性和优化设计的有效性。

不等齿宽可变磁通磁阻电机齿槽转矩抑制

为了降低可变磁通磁阻电机(variable flux reluctance machines,VFRM)额定励磁电流下的齿槽转矩,对其产生原因进行分析,在通过磁场的傅里叶分析推导出VFRM齿槽转矩与电机结构参数关系的基础上,提出使用转子不等齿宽结合转子斜极的方法降低齿槽转矩。研究了转子不等齿宽降低齿槽转矩的原理,提供了不等齿宽选取的原则。通过对12槽10极VFRM有限元的研究表明,转子使用不等齿宽结合分段斜极后,齿槽转矩幅值由17.53 mN·m降低至0.78 mN·m,转矩脉动由10.79%降低至2.59%。最后,通过实验对不等齿宽方法进行了验证。

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。

基于转子分段斜极的电动汽车用永磁容错转向电机齿槽转矩优化

永磁容错电机因其良好的容错性能成为目前电动汽车电动助力转向系统转向电机发展的焦点之一,但因为永磁电机存在固有的齿槽转矩,会引起电机的转矩波动,影响电机控制精度和运行稳定性,因此采取有效方法削弱电机的齿槽转矩对提高汽车安全性具有重要意义。本文通过转子分段斜极的方法削弱了半内嵌式永磁容错转向电机的齿槽转矩谐波,同时选取所推导的转子分段斜极的最佳斜极角度,使采用转子分段斜极削弱齿槽转矩的效果达到最佳。本文使用Ansys Maxwell搭建仿真模型进行有限元分析并通过实验进行验证,结果表明采用转子分段斜极并选取最佳斜极角度后半内嵌式永磁容错转向电机的齿槽转矩大大削弱,同时电机的线反电势、电磁转矩等性能均得到改善。

煤层开采上覆岩层损伤破断特征研究

科学认知煤层采后上覆岩层损伤破断特征是厘清覆岩井上下一体化联动规律及地表非连续变形的前提和基础。采用理论分析、相似模拟等手段并考虑分步开采引起的岩层损伤积累效应,开展上覆岩层损伤破断特征研究。结果表明,煤层上覆低位岩层因分步开采损伤积累效应,岩层悬空部分端部和中部的最大损伤点在推进方向上滞后最大拉应力点的距离分别约为0.3NL0和0.1NL0,低位岩层的初次破断将整体表现为偏“O-X”破断,通过自主研发的三维相似模拟试验平台进行了试验验证。煤层上覆岩层的首次分步暴露均会产生损伤积累效应,从而导致其发生非对称破坏,地表出现偏态下沉是上覆各岩层非对称破断共同叠加的结果。

山区软弱围岩浅埋偏压隧道斜交套拱施工技术分析

文章以文江隧道为例,针对山区软弱围岩浅埋隧道斜交套拱采用钢筋拱架一次浇筑施工存在的问题,提出了采用型钢拱架分步浇筑的优化方案,并从施工安全和质量控制、工期进度和费用造价等方面将该优化方案与一次浇筑施工方案进行了对比,研究成果可为类似工程提供有效参考。

PMLSM推力波动抑制分段斜极方法研究

为了有效抑制推力波动,提高电机定位、出力及速度精度,分析了永磁直线同步电机(PMLSM)推力波动特点,指出采用分数槽及电枢长度调节之后,2、4、6次波为PMLSM推力谐波主要成分,与以12倍次为主的齿槽力波动不同;在对分段斜极方案优点分析、推力谐波斜极系数计算、电磁推力削弱系数计算的基础上,对斜极角选取策略进行了分析,结果表明:因推力波动的成因和表现不同,直线电机与旋转电机最佳斜极角选取公式有差异;阐述了利用二维有限元计算三维非对称斜极运动模型的方法,用该方法对斜极系数-分段数关系、斜极系数-斜极角关系进行了计算,验证了PMLSM次级永磁分段数及斜角选取的分析.结果表明:永磁体2分段并取30°斜角可使推力波动下降到61.3%且保持96.8%出力.

优化对称性降低V型内置式永磁电机齿槽转矩

降低齿槽转矩可以提升V型内置式永磁电机的振动和噪声性能。在分析齿槽转矩对称性的基础上,研究了转子参数对V型内置式永磁电机齿槽转矩对称性的影响,并给出了一组最优的参数组合,提高齿槽转矩波形的对称性,再结合转子分段错极的方法有效降低了电机齿槽转矩。通过二维和三维有限元仿真,分析了改进后的转子参数组合对电机性能的影响,验证了所提方法的可行性和有效性。仿真结果表明,在对电机性能影响较小的前提下,通过提高齿槽转矩对称性,较未优化前,V型内置式永磁电机齿槽转矩的削弱效果提升了近一倍。

转子结构优化削弱车用永磁同步电机振动噪音

针对内置式永磁同步电机由低阶齿谐波引起的电磁力波产生的电磁噪声大的问题,以一款8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象,结合麦克斯韦应力张量法与气隙磁场理论给出低阶齿谐波引起的主要噪声倍频。提出了采用转子分段斜极和转子开辅助槽的方法来削弱由低阶齿谐波引起的径向电磁力波,从而削弱该电机的电磁振动和噪音。建立了转子分段斜极的电磁力波解析模型,分析了转子分段斜极与转子开辅助槽对电机电磁噪音的削弱机理。建立了电磁有限元和结构声场耦合模型进行仿真分析,仿真结果表明由一阶齿谐波引起的0阶12f1电磁力在电机工作高速时接近定子0阶固有频率时会达到共振条件激发幅值大的噪音。样机噪声实验结果表明转子结构优化后有效削弱了由一阶齿谐波引起0阶12f1电磁力产生的48倍频电磁噪音。

转子分段斜极的永磁同步电机轴向磁力的研究(英文)

转子分段斜极技术广泛用于永磁交流电机中,以削弱转矩脉动和机械振动。本文采用三维有限元分析方法,详细分析永磁交流电机由于采用转子分段斜极而产生的轴向不平衡磁力。分析结果表明,铁心轴向长度及定子径向通风道对轴向磁力的影响很小,而转子斜极的分段数、电枢电流的大小与相位角对轴向磁力的平均值及峰峰值都有较大影响。

车用永磁同步电机电磁噪声的分析与优化

为降低转子旋转产生的径向电磁力波作用在定子齿上引起永磁同步电机(PMSM)的电磁噪声,以额定功率为60 kW的车用永磁同步电机为研究对象,通过分析径向电磁力波的产生机理,利用Ansoft Maxwell建立二维电磁仿真模型,求出其径向电磁力波,再利用二维傅里叶变换将径向电磁力波进行时空二维分解,转子不斜极电机的测试结果表明,0阶电磁力波引起的振型与电机结构的0阶模态耦合产生共振。最后,提出转子分段斜极以削弱齿谐波,降低0阶电磁力波的改进方案,电磁仿真和试验结果表明,改进方案电磁噪声明显下降。

多参数优化方法减小永磁电机齿槽转矩

将转子分段斜极和优化极弧系数两种方法相结合,研究其对永磁电机齿槽转矩的影响。采用有限元分析方法,对一台电机在不同分段数时的齿槽转矩进行了计算。结果表明分段斜极能使齿槽转矩的某些谐波分量大幅度地削弱,但对其它谐波分量削弱幅度有限;进而通过优化极弧系数,使剩余谐波分量显著减小,使得齿槽转矩最小化。试验结果与有限元仿真结果基本吻合,验证了该方法对减小齿槽转矩的有效性。

基于转子分段斜极的齿槽转矩优化设计

通过理论计算和数值仿真,确定了有槽永磁同步电机的合理设计方案,有效地削弱了齿槽转矩。推导出了分段斜极最佳斜极角度与分段数的关系式,根据实际永磁同步电机设计出实现分段斜极的结构方案,通过Maxwell16对不同分段数进行仿真分析来确定最佳分段斜极的分段数,实现优化设计的目的。

内置式同步电机转子分段移位的性能分析与参数计算

转子分段移位能有效削弱相反电势中的齿谐波,降低齿槽转矩和转矩脉动。在有限元仿真计算的基础上,分析转子分段移位数对内置式永磁同步电机相反电势齿谐波及齿槽转矩的削弱效果,并揭示出转子分段移位数与被削弱齿谐波次数之间的关系。分析验证转子分段移位结构的d-q轴电感计算方法,以及对磁阻转矩的削弱影响。

车用发卡式绕组永磁同步电机的设计与优化

针对电动汽车对电机高效率和高功率密度的要求,结合发卡式绕组和内置式V型磁极结构的优势,设计了一台发卡式绕组永磁同步电机。根据电机的特点和设计指标,确定了电机的定子槽型和转子磁极结构,利用有限元方法(FEM)建立电机的二维仿真模型,验证了初步设计的合理性。针对电机齿槽转矩和转矩脉动较大的问题,首先,分析了不同转子分段斜极方式和分段数对电机齿槽转矩和输出转矩的影响,其次,利用田口算法对转子外侧辅助槽进行设计,完成了对电机转子结构的优化。对比转子结构优化前后齿槽转矩、转矩脉动、空载反电势以及气隙磁密的变化,证明了转子优化设计的有效性。最后,对优化后电机的磁场、外特性曲线、效率Map以及转子机械强度进行分析,结果表明,电机的输出性能和结构强度满足设计要求。

永磁同步电机转子分段斜极的分析研究

转子分段斜极能有效削弱齿谐波,改善永磁电机齿槽转矩和转矩波动。文章提出了转子分段斜极最佳斜极角度的计算方法;基于有限元分析,对一台样机在不同斜极分段数时的空载反电势、齿槽转矩及负载转矩进行了计算比较,得出了转子分段数的选择原则。试验结果验证了结论的正确性。

磁通切换永磁电动机的齿槽转矩削弱研究

由于具有双凸极结构和较高的气隙磁密等特点,磁通切换永磁电动机不可避免地存在着较大的齿槽转矩。详细分析了传统的齿槽转矩削弱方法,提出使用转子分段斜极结合转子齿极倒角的方法来削弱磁通切换永磁电动机的齿槽转矩,并选择4个关键参数建立了量化的目标函数,通过有限元分析验证了该方法的优越性。

斜视滑动聚束模式SAR成像算法研究

当滑动聚束模式合成孔径雷达(SAR)工作在星载斜视或者大斜视、高分辨率机载情况下,由于距离方位耦合造成了一种新的现象2维频谱倾斜。它引起方位向频谱展宽和带宽增加,这导致一种新的方位向频谱混叠现象,传统的两步式成像算法不能消除这种频谱混叠效应。该文提出一种改进的两步式成像算法,它能有效地消除2维频谱倾斜造成的频谱混叠,同时不需要大量的补零操作,所以这种算法能高效地对斜视滑动聚束模式进行成像。文中详细介绍了该算法的处理流程,并与传统两步式成像算法进行了对比。最后利用仿真和实测数据,验证了改进的两步式成像算法在斜视滑动聚束模式下的有效性。

次级斜槽双永磁体励磁直线永磁磁通切换电机

直线永磁磁通切换电机(LFSPM)在诸如城市轨道交通,智能电梯和海浪发电等许多应用场合中都具有巨大的潜力。研究了一种双永磁体励磁的直线永磁磁通切换电机(DLFSPM),该电机通过提高永磁体和硅钢片的利用率来提高推力输出能力。利用有限元软件先对 DLFSPM电机和传统结构 12/14极直线电机进行推力优化,然后比较两者的平均推力,发现 DLFSPM电机具有更高的推力密度。然而,较大的定位力会限制 DLFSPM电机的应用场合。因此,对该电机进行改进来减小其定位力。利用次级分段斜槽结构来抑制其定位力。有限元仿真结果表明,次级分段斜槽结构可以有效的减小 DLFSPM电机的定位力。

转子分段斜极对永磁同步电机电磁噪声的削弱影响

为了削弱由齿谐波引起的电磁力谐波从而有效抑制电机的电磁噪声,推导转子分段斜极的径向电磁力波的解析式,分析分段斜极对永磁同步电机电磁噪声的抑制机理,讨论不同斜极分段数与削弱的齿谐波阶次之间的关系.基于MANATEE仿真平台,对48槽8极永磁同步电机进行不同斜极分段数下的径向电磁力波和电磁噪声仿真分析,得到斜极分段前后主要阶次的径向电磁力谐波在不同斜极分段数下的变化规律,分析分段斜极对电磁噪声的影响.研究结果表明:当齿谐波阶次为分段数的整数倍时,转子斜极无法削弱该阶齿谐波;当为非整数倍时,该阶次的齿谐波可以得到有效抑制,电磁噪声明显下降.样机的实测噪声与仿真结果基本吻合,验证了转子分段斜极降低电机噪声的机理及仿真分析的正确性.