Analysis of Torque Ripple of Permanent Magnet Brushless DC Motor

Torque tripple has significant effect on performance of permanent magnet brushless DC motor. This paper presents a mathematical model built for such a motor, the analysis of torque tripple for a brushless DC motor with sinusoidal flux distribution, which is verified by torque tripple experiments run with a test motor, and equations developed for torque tripple resulting from different sator current errors.

Temperature Research of Permanent Magnet Brushless DC Motor for Electric Balanced Vehicle

A power system structure composed of a brushless DC motor and a cycloidal reducer for electric balanced vehicle has been proposed, and the temperature of important components in this structure would be discussed. The loss generated by the cycloid reducer is negligible, it’s only need to analyze the thermal field of motor. Since the temperature change will affect the material properties of the target motor, the electromagnetic and temperature fields, involved in the motor, are selected for coupling calculation to determine whether the final temperature distribution can meet the requirements of vehicle for use.

Six-step Voltage Control of PM Brushless AC Motors under High Speed Flux-weakening Operation for EV/HEV Applications

The torque-speed characteristics of brushless motor having an interior permanent magnet rotor and a sinusoidal back-emf waveform are compared experimentally when it is operated in brushless AC(BLAC) mode and brushless DC (BLDC) modes with both 2-phase,120° conduction(BLDC-120) and 3-phase,180° conduction(BLDC-180).Particular emphasis is on high-speed,six-step voltage controlled,flux-weakening operation.It is shown that for EV/HEV applications,even for interior PM brushless motors which have sinusoidal back-emf waveforms,in order to achieve maximum torque per ampere capability over wide operation speed range,it is advantageous to employ a hybrid operation mode-BLAC operation in the constant torque region and six-step voltage control(BLDC-180 operation,together with current phase control) in the flux-weakening region.

车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真研究

永磁无刷直流电动机的转矩与转速会对电机的控制精度造成影响,导致电机弱磁控制效果差。为了提升整体控制性能,提出车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真方法。分析车用永磁无刷直流电机弱磁转矩特性,获取电机电磁转矩关系。根据获取结果建立永磁无刷直流电机弱磁控制系统,利用该系统控制电机弱磁的电磁转矩与运行效率,以此实现整体控制。实验结果表明,通过对所提方法开展电机运行效率测试、电机运行稳定性测试,验证了上述方法的有效性。

微型永磁无刷直流电机的设计与优化

对一款航空用微型永磁无刷直流电机进行了设计,永磁体选用钐钴进行Halbach阵列充磁,并对电机的部分参数进行了优化,与原方案相比,优化了电机的输出转矩。制作了一款实物样机,通过对样机的测试,验证了优化的可行性。

基于混合导通的PMBLDC步进传动定位控制系统设计

本文在传统混合导通基础上提出了一种新的步进定位控制理论,并将其应用于以永磁无刷直流电机为控制对象的伺服系统场合,进行理论分析与仿真研究。以ds PIC为控制核心器件,进行了试验验证。仿真和实验结果表明,应用该步进控制理论的PMBLDC伺服系统具有良好的速度与位置可控性,能够满足现代工业对伺服系统的高要求。同时,本文的研究结果也为PMBLDC在高性能控制场合下的应用提供了参考。

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。

鱼雷PMBLDCM在线智能PID控制器建模与仿真

针对应用于新型鱼雷武器中的永磁无刷直流电机(PMBLDCM)转矩脉动较大引起的噪声和振动等问题,设计了离线训练与在线训练相结合的智能比例积分微分(PID)控制器。首先,通过分析被控对象负载扰动大的特点,利用人工神经网络建立了自校正调节器,将其与传统的PID控制器相结合,通过在线调节PID参数以达到最优的控制效果;其次,在Simulink中搭建了在线智能PID控制系统模型并进行了仿真试验。仿真结果表明,在线智能PID控制器具有较好的适应性和鲁棒性,系统具有良好的动态响应性能。

应用改进卡尔曼滤波算法估算BLDCM的转子位置和转速

以无传感器永磁无刷直流电动机(BLDCM)作为研究对象,运用改进的卡尔曼滤波算法对其转子位置和转速的估算进行了优化设计,该算法应用三次样条函数代替常规卡尔曼滤波算法中非线性函数的偏导数进行计算。仿真试验表明,采用该算法能提高估算精度。

新型五相BLDC电机的容错控制策略研究

本文针对一种具有144°平顶梯形波的五相容错永磁无刷直流(BLDC)电机提出了基于转矩等效的容错控制策略。在保证输出转矩相等的基础上,推导了故障条件下的BLDC电机容错式BLAC控制策略。仿真和试验结果表明,该容错控制策略可以保证五相DLDC电机在故障条件下保持正常运行时的转矩性能。

一种改善BLDCM调速性能的模糊矢量控制策略

针对永磁无刷直流电机(BLDCM)在方波控制时转矩脉动大、电流畸变程度大以及反电势不稳定造成转速波动的问题,在分析BLDCM控制方式的基础上,将这些问题的原因归结于控制时的电流换相以及反电势并非理想方波电势。基于此,针对电动汽车BLDCM提出一种基于模糊控制的无刷直流电机矢量控制调速策略,此策略使用模糊控制器对转速误差进行调节,进而增强系统的调速性能;使用矢量控制取代方波控制,进而克服转矩脉动、电流畸变以及反电势不稳定等问题。实验结果表明,所提出的控制策略能较好地抑制转矩脉动,并使电流以及转速更加平滑稳定。

单相无刷直流圆筒直线电动机及其起动推力研究

提出了一种单相无刷直流圆筒型直线电动机(SPBLDC-TLM),利用有限元方法对其电磁性能进行了分析。与三相无刷直流圆筒型直线电机对比,SPBLDC-TLM具有推力峰值大、结构简单以及成本低等优点。针对SPBLDC-TLM起动推力为零的问题,提出了斜齿和高低齿两种非对称齿结构,对比分析了两种齿结构不对称度对起动推力以及推力峰值的影响规律,为SPBLDC-TLM的起动性能优化提供了参考。结果表明,斜齿结构不对称度对起动推力影响较小,而高低齿不对称度的增大可以显著增加起动推力。采用有限元法和MATLAB软件,验证了两种非对称齿结构的有效性。

低速大扭矩永磁无刷直流电机矢量控制技术研究

面对传统农机动力源向电力转变的趋势,结合传统高速永磁无刷直流电机的控制策略,针对低速大扭矩永磁无刷直流电机的特点,本文在转速、电流双闭环的基础上采用矢量控制技术,通过仿真实验,与直接转矩控制在低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制方面的性能进行对比,证明该策略对于低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制能起到较好的效果,对于低速大扭矩永磁无刷直流电机的控制研究有一定的参考价值。

永磁同步伺服电动机研究

针对人们对伺服电动机在概念认知上的模糊与混乱现象,文章从控制工程角度给出关于伺服电动机的一个统一定义。另外,就三相永磁同步伺服电动机与直流无刷电动机的关系与区别进行了剖析,将这两种伺服电动机统一到永磁同步伺服电动机这个类属之中。

高速永磁无刷直流电机损耗优化设计研究

为提高便携式电动检修工具的续航能力并减少其发热,需要降低电动工具驱动用高速永磁无刷直流电机的损耗。本文提出一种通过结合定子裂比和铁心磁通密度优化实现损耗最小的BLDCM设计方法。构建了BLDCM的电磁模型,推导出铜耗、铁耗等损耗与定子裂比及铁心磁通密度的解析关系,求解使总损耗最小化的定子裂比与铁心磁通密度最佳组合。以一台20000 r/min的高速无刷直流电机为例,通过有限元仿真和实验测试对所提优化方法的准确性进行了验证。仿真和试验结果表明,所提BLDCM优化设计方法可以有效获取最优定子裂比和磁场强度,进而确定电机最优方案,使电机损耗最小。

永磁无刷直流电机在高速电动手术工具中的选型与优化设计综述

随着高速电动手术工具使用量的日益增加,关于其核心部件——驱动电机的研究越来越广泛。永磁无刷直流电机因具有小巧高效、稳定可靠等特点,在该应用领域备受关注。该文介绍了永磁无刷直流电机的组成及优势,结合高速电动手术工具的临床应用需求,对永磁无刷直流电机本体、位置检测电路和换相控制电路的选型与优化设计方案进行了论述和比较,并指出了相应的关键技术难点与解决思路。最后对未来研究重点进行了总结与展望,为永磁无刷直流电机在高速电动手术工具中的设计研发提供理论参考。

高速电动手术工具驱动电机设计及优化研究

为提高高速电动手术工具的转速和稳定性,本研究设计了一款转速为70000 rpm的永磁无刷直流电机。首先,对电机本体、位置检测电路和换相控制电路的主要组成部分进行结构选型,并计算各项电磁参数;其次,在Ansys Maxwell电磁仿真软件中绘制电机模型,进行稳态与瞬态有限元仿真,验证其性能;最后,采用响应曲面法,建立以定子内径、转子外径、永磁体厚度为优化变量,空载电流为优化目标的优化方程,并分析求解。结果表明,优化设计后的永磁无刷直流电机,空载电流降低了57.8%,有效提升了高速电动手术工具应用的可靠性。

基于ARM+FPGA的永磁无刷直流电机控制智能方法

永磁无刷直流电机具有效率高、易维护等特点,目前广泛应用于电动汽车、航空、船舶等行业。由于该种电机存在着转矩波动大等不足,为提升其控制性能,从控制平台改进与控制算法优化两个方向开展研究。首先,研究并设计了基于ARM+FPGA的电机控制硬件平台,使用AXI高速数据交互协议,解决了传统电机控制平台中延时较大、算法能力有限的问题;然后,使用基于径向基神经网络的磁场定向控制智能算法实现了对电机的精确控制;最后,通过仿真和实验与磁场定向控制方案进行了对比,结果表明:采用基于ARM+FPGA的永磁无刷直流电机控制智能方法,其调节时间平均缩短了3.22 ms,超调量平均降低了4.35%,提高了BLDC控制精度和运行性能。

高转速低功耗非晶定子永磁无刷直流电机优化设计研究

结合多目标优化设计和有限元模拟方法,对24槽28极非晶定子永磁无刷直流电机拓扑结构优化设计进行了系统研究,以期进一步提高电机效率和降低质量。结果表明,与粒子群优化算法(PSO)和自适应多目标算法(AMO)相比,多目标遗传算法(MOGA)具有帕累托解连续性最强及精度高等优势,更加适合于非晶电机优化设计。其中,经有限元分析验证和计算,MOGA算法优化的电机效率为93.79%、质量为1.33kg。对该MOGA方案拓扑结构做进一步的优化,与优化前相比,非晶电机效率提升了1.02%,可达94.81%,相应定子和转子轭铁重量分别减少了2.0%和5.6%。由此可知,采用多目标设计和有限元模拟相结合方法是提升电机效率、降低电机质量的有效途径之一。

车用驱动电机技术特点研究及发展趋势展望

随着能源与环境问题的逐步加剧,大力发展电动汽车产业势在必行。简要描绘了电机在汽车中的具体应用,提到了电动汽车驱动电机的技术要求,重点介绍了在电动汽车中得到应用的直流电机、交流异步电机、永磁无刷电机、永磁同步电机、感应式电机、开关磁阻电机、轮毂电机及永磁辅助同步磁阻电机。随后,对现阶段驱动电机面临的技术问题进行了阐述,并对驱动电机未来技术发展趋势进行了展望。