The Slot Number and Air-Gap Effect on Performance of the High-Speed Brushless Permanent Magnet Motor

This paper describes the key issues of high-speed brushless permanent magnet motor design, such as rotor design, stator design, and determination of the main dimensions, and the overall design process was given. In this paper, a two-pole three-phase high-speed brushless PM （permanent magnet） motor with ratings air-gap length and stator slot number on the motor performance of 7.5 kW, 30,000 rpm is designed, and the effect of the different was analyzed. The results show that larger number of stator slot decreases the rotor loss and the rotor torque ripple. Larger air-gap length decreases the rotor loss.

定子槽偏移的内置式永磁同步电机的优化与分析

为降低永磁同步电机齿槽转矩和提高电机输出性能,以三相8极36槽内置组合式永磁同步电机为例,提出了一种电机定子槽偏移的方法。首先,通过理论推导定子齿气隙磁导函数,建立电机定子槽偏移数学模型;其次,对不同定子偏移槽数下不同偏移角度的齿槽转矩峰值、输出转矩以及转矩脉动的影响做出分析,利用自适应遗传算法确定电机定子偏移槽数偏移角度下的目标值;最后,通过试制样机进行实验。结果表明,优化后的电机齿槽转矩峰值降低了49.56%,转矩脉动降低了39.2%,平均输出转矩得到适当提升,气隙磁密谐波得到适当降低,同时,平均输出转矩增大,电机输出性能得到提升。所提定子槽偏移结构及多目标联合仿真方法具有一定的合理性和有效性,可为同类型电机的齿槽转矩优化和输出性能提高提供参考。

永磁无刷直流空心轴电机定子槽参数减振优化

为了保证永磁无刷直流空心轴电机的输出性能和抑制电磁振动,提出了一种基于非线性多元回归的修正代理模型优化方法.首先,通过AE(Audze-Elglajs)准则确定最优空间填充抽样,并采用核主成分分析(Kernel Principal Components Analysis,KPCA)算法筛选出4个主要变量用于构建代理模型;其次,采用非线性多元回归构建代理模型,决定系数R^(2)值均大于0.9,验证了代理模型的精度;最后,采用鲁棒多目标遗传算法求解代理模型,获得了最优定子槽参数.结果表明,通过优化定子槽参数,电机平均转矩降低了1.3%,不影响输出性能,电机空载、额定负载时最大振动加速度分别降低19%和34.5%,有效地降低了电磁振动,验证了优化方法的有效性和可靠性.

小尺寸潜油永磁电泵机组的分析与优化

为了满足小尺寸投捞电泵在海上的实施,设计了一种小尺寸的潜油永磁电泵机组。针对定子槽参数变化对电机性能影响较多这一问题,提出了多目标粒子群优化算法对性能指标进行优化。对粒子群进行归一化处理,通过有限元分析得到目标值,再通过Pareto得到多目标排序,由粒子群算法更新粒子的速度和位置,得到适合小尺寸永磁同步电机的定子槽结构。将电泵机组连接后,下入实验井中进行了电泵机组测试,试验结果表明,该电泵机组可以满足外径183 mm、内径150 mm隔热油管的下入性。

基于定子辅助槽永磁电机电磁激振力削弱研究

电磁振动噪声是电机噪声的主要来源,直接影响电机的NVH性能,而径向电磁力是产生电磁振动噪声的主要原因。针对9槽6极电机低阶径向电磁力产生振动噪声大的问题,首先基于Maxwell应力方程推导分析径向电磁力的表达式,指出定子电枢槽开口改变了空载径向电磁力最低非零阶数的现象;提出在定子齿顶开辅助槽的方法,对比研究了不同开槽数和开槽尺寸对气隙磁导的影响;通过定子齿开辅助槽改变气隙磁导分量,研究了不同开槽方式对低阶径向电磁力和齿槽转矩的影响,基于此确定合理的开槽方案并通过多目标算法获取电机最佳开槽参数。结果表明,对于分数槽永磁电机,定子齿开辅助槽能够有效降低电机空载低阶电磁激振力。

基于定子槽结构优化的交流牵引电机电磁降噪设计方法

针对交流牵引电机存在电磁噪声过大的问题,提出一种基于定子槽结构优化的电磁降噪设计方法。在分析交流牵引电机产生电磁噪声机理的基础上,针对其定子槽底部开槽降噪的具体设计方法及其开槽位置与槽口参数优化展开了研究。通过技术验证,同时对开槽处理前后进行了对比分析,结果表明:采用所提出的交流牵引电机定子槽结构优化方法在保持效率不变的情况下对电磁降噪具有显著效果。

定子槽结构的永磁同步电机振动噪声优化

为改善永磁同步电机一阶齿谐波引起的振动噪声,基于ANSYS Workbench多物理场耦合平台,对电机电磁噪声进行联合仿真,优化电机振动噪声.分析一阶齿谐波引起的振动噪声所在的空间与时间阶次,通过对定子结构优化的方式降低电机的振动噪声.分析定子槽的各种参数对电机气隙磁通密度的影响,并通过回归分析的方式得到其对电机气隙磁密的回归模型,利用优化算法找到最适合定子槽参数.经仿真分析表明优化后的电机气隙磁密得到明显改善,0空间阶次由12倍电磁频率引起的48时间阶次的电磁噪声得到显著降低,证明优化方案的可靠性.

基于定转子槽结构协同优化的交流牵引电机电磁降噪优化设计方法

针对交流牵引电机存在电磁噪声较大的问题,提出一种基于定转子槽结构协同优化的交流牵引电机电磁降噪优化设计方法。分析了交流牵引电机电磁噪声的产生机理,阐述了在电机定转子槽底部开槽降噪的基本原理与具体设计方法,并对开槽位置与槽口尺寸进行了参数优化研究。最后对降噪效果进行了仿真验证,同时与传统降噪方法进行了对比分析,结果表明采用所提电磁降噪优化设计方法对交流牵引电机定转子槽结构进行优化处理后,在保证其效率有所增加的情况下,电磁噪声得到了显著下降,因而取得了较好的降噪效果。

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。

定子开槽加斜槽抑制永磁同步电机噪声研究

为抑制永磁同步电机的噪声,本文以表贴式永磁同步电机为研究对象,首先分析了电机的噪声理论,其次从振动噪声产生的机理出发,提出利用定子开槽加斜槽手段对电机定子进行优化。首先对两种模型进行仿真分析,分别计算了不同结构电机的气隙磁场,从而对比分析了两种结构电机的径向电磁力谐波、径向磁密谐波与齿槽转矩,其次对电机进行谐响应分析,计算了优化前后两种结构电机的声压级,确定了采用定子开槽加斜槽的方法可以降低电机的电磁噪声,最后为验证仿真的准确性,按照仿真优化后的结构生产了一台电机,并搭建了实验测试平台,经测试噪声结果与仿真结果基本吻合,验证了仿真的准确性,证明了通过电机定子开槽加斜槽的方式可以降低永磁同步电机的噪声。

两种不同线圈绝缘可靠性对比研究

介绍两种典型的定子线圈绝缘结构,重点对线圈槽口绝缘形式进行研究,并通过电老化试验对比两种定子线圈的绝缘可靠性。结果表明,两种槽口绝缘形式都能对线圈绝缘起到一定的保护作用,但宽槽口型线圈结构在电老化失效时间、击穿位置分布等工艺一致性方面表现更为突出。

永磁无刷直流电机定子齿部辅助槽对转矩特性的影响分析

推导了齿槽转矩表达式并分析了电机槽极配合对齿槽转矩和转矩波动的影响。基于一款6槽8极的永磁无刷直流电机,研究定子齿顶开槽对齿槽转矩的抑制作用。有限元仿真分析表明,电机齿槽转矩和转矩特性与辅助槽数量和槽口尺寸有较大关系,当定子齿顶开2个辅助槽、槽深0.6 mm槽宽2.0 mm时,齿槽转矩下降了69.1%。样机实测数据验证了有限元分析的结果。

大型发电机定子槽楔紧量检测技术研究及应用

本文简要介绍了大型发电机定子槽楔松动的原因及危害,研究和总结了国内外大型发电机定子槽楔紧量检测的相关技术和设备。结合定子槽楔紧量检测设备的使用经验,分析了当前定子槽楔紧量检测设备存在的问题及今后定子槽楔紧量检测技术的研究方向。

永磁力矩电动机定子槽参数对转矩脉动的影响

转矩脉动是衡量电机性能的一个重要指标,通过研究表贴式永磁力矩电动机的定子槽参数分析其参数变动对转矩脉动的影响。利用ANSYS软件的电磁仿真模块Maxwell对该电机进行有限元仿真,通过改变定子槽参数研究转矩脉动的变化趋势,找出该设计下的最优槽参数,为永磁电机的电磁设计提供参考。

基于定转子齿开槽的开关磁阻电机振动噪声抑制

振动噪声的抑制是近年来开关磁阻电机研究的热门领域。根据麦克斯韦张量法理论分析了径向磁拉力减小的原理,通过在定子齿顶、转子齿两侧同时开矩形槽,增大了定转子间气隙长度的同时又将一部分沿径向方向的磁通密度改变为切向方向,减小了径向磁拉力,达到抑制电磁振动的目的。利用参数化扫描的方法,对开关磁阻电机的开槽参数进行了优化,得出开槽尺寸,并对比分析开槽前后电机的径向磁拉力。运用Ansys Workbench模块分别对定转子齿开槽前后的电机定子进行模态、谐响应以及噪声分析,得到其模态固有频率、模态参与因子、振动响应频率以及声压频谱。分析结果表明:该方法有效减小了开关磁阻电机的径向磁拉力,改善了开关磁阻电机的振动和噪声。

内置式永磁电机齿槽转矩削弱方法研究

为抑制永磁同步电机齿槽转矩,减少电机振动与噪声,提出一种定子齿顶开辅助槽与转子外圆偏心的结构来抑制齿槽转矩,提升电机的输出性能.首先建立了定子齿顶开槽前后与主气隙分布函数解析式,分析定子开槽与电机主磁场分布及齿槽转矩的关系,同时分析了转子外圆偏心后对齿槽转矩的影响.以内置3相8极48槽V型永磁同步电机为例,利用有限元法对定子齿顶辅助槽个数、槽宽、槽深、槽位置以及转子外圆偏心距等参数进行优化对比分析,获得最优的参数匹配.结果表明:定子齿顶双矩形对称开槽以及转子外圆偏心的方式能有效改善主气隙磁场分布,抑制电机齿槽转矩,优化后的电机气隙磁密5、11、15、17谐波幅值下降明显,电机齿槽转矩峰值降低了59.6%,反电势波形正弦性增强,平均转矩提升,电机输出性能明显改善.

新型分段定子开关磁阻电机转矩增强和径向力减小的分析研究

开关磁阻电机由于结构简单和启动转矩大等优点应用于许多领域,然而与永磁电机相比,其表现出较低的密度转矩和较大的振动噪声。文中提出一种新型分段定子开关磁阻电机,并在每个定子块两侧增设永磁体,构成分段定子混合励磁开关磁阻电机。首先介绍了拓扑结构和原理,磁路等效法证明了永磁体对气隙磁通加强作用,同时通过有限元仿真得出永磁体对转矩密度的影响并得出优化永磁体厚度。其次建立外转子齿顶开槽模型分析径向力减小的原理,同时对不同槽口宽度和深度模型仿真分析,得到优化尺寸。最后仿真表明,分段定子混合励磁开关磁阻电机的平均转矩提高了34.2%,转矩脉动下降了19.3%,定转子重叠区间的径向力波降低了12.5%,有效降低了径向力,改善了振动噪声。

定子齿开槽对六相电机齿槽转矩的影响

针对六相永磁电机齿槽转矩过高引起振动和噪声问题,以一台12槽10极表贴式永磁电机为例,提出一种在定子齿开辅助槽的方法降低齿槽转矩。分析永磁电机齿槽转矩的工作原理,推导出齿槽转矩与开槽结构的解析关系;对定子齿开槽方法进行设计,进一步对辅助槽位置、数量和尺寸进行分析和优化;对开槽前后电机进行有限元仿真分析,并与初始电机进行性能对比。结果表明:定子齿开辅助槽对于抑制齿槽转矩有着显著作用,最大可减小约91.8%。结果验证了该方法的可行性和有效性。

基于ANSYS的小型永磁同步发电机齿槽转矩研究

从能量法角度对永磁同步发电机齿槽转矩展开理论分析,并推导出理论表达式。根据齿槽转矩理论表达式分析转子、定子和永磁体的参数对齿槽转矩产生的影响。利用ANSYS有限元软件分别研究极弧系数、磁钢厚度、定子槽口宽度和转子外径对齿槽转矩的影响。研究结果表明,极弧系数和定子槽口宽度对齿槽转矩影响最大,随着极弧系数的减小,齿槽转矩也会减小,定子槽口宽度也有同样规律。该研究方法具有可行性,其研究结论可为设计发电机或优化电机齿槽转矩提供理论依据。

The Characteristics Analysis and Cogging Torque Optimization of a Surface-Interior Permanent Magnet Synchronous Motor

This paper proposes optimal stator skewed slot analytical method for cogging torque reduction in surface-interior permanent magnet synchronous motor(SIPMSM)and analyzes the characteristics of SIPMSM.The series-parallel equivalent magnetic circuit models(EMCMs)of SIPMSM is built based on the characteristics of magnetic circuits,which is used to design the basic electromagnetic parameters of SIPMSM.Analytical expressions of cogging torque are derived from applying analytical techniques.Stator skewed slot for cogging torque minimum is adopted,and the stator skewed slot pitch is confirmed based on the analytical expressions of the resultant cogging torque.The cogging torque,torque ripple,back electromotive force(back-EMF),power-angle characteristics,efficiency and power factor of SIPMSM are analyzed by establishing 3-dimensional finite element model(3-D-FED)of SIPMSM with stator skewed slot and straight slot.It is shown that the comprehensive performance of optimized SIPMSM is improved as confirmed by finite element analysis and analytical calculation results.