基于有限元法的电动汽车永磁同步电机模态分析

车用永磁同步电机(PMSM)追求轻量化的设计带来了更为严重的电机振动噪声危害。准确分析计算PMSM的模态是对其进行振动噪声特性研究的基础。采用有限元法对电动汽车PMSM进行模态仿真计算。通过对电机模型进行适当的简化与等效,计算出电机自由状态下前6阶的固有频率及其对应的振型;并将样机进行锤击法的模态试验,验证了电机有限元模态仿真模型的准确性。     

起重机用外转子PMSM全域三维瞬态温度场数值计算与分析

本文提出了一种新型起重机用外转子永磁同步电机(PMSM),并建立起重机用PMSM的三维温度场数学模型;基于传热学理论基础,通过有限元法建立了在特殊结构下起重机用PMSM的三维瞬态温度场数学模型,给出求解区域内的基本假设及相应的边界条件,确定了电机各部分的导热系数及各表面的散热系数;根据电磁场计算,得出了电机的定子铁心损耗、绕组铜耗、转子涡流损耗与机械损耗等的热源分布;以采用S3工作制负载持续率40%的低速大转矩外转子起重机用PMSM为例,本电机在每10分钟内运行4分钟,停机或断能6分钟。运用有限元法对电机三维温度场进行了计算,分析了静态温度场参数化计算、瞬态温度场计算对电机温度场准确性的影响。通过样机试验与计算结果的对比,证明瞬态热源时变加载的科学性,并为特殊工况电机的温度场计算提供了参考依据。     

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。     

驱动盾构机用130kW永磁同步电动机的研制

用Maxwell 2D模块建立了盾构机用永磁蚓步电动机(PMSM)的二维模型,通过电磁场有限元分析,得到了一组反电势及磁密分布的特性曲线。再通过场路结合的方法精确计算出电机性能参数及特性曲线,在此基础上对电机进行优化设计。并通过仿真分析与试验结果对比,证明电机设计的合理性。     

基于场路结合法的永磁同步电动机设计分析软件

软件可在界面中输入电机设计参数,然后通过VB对Amys二次开发,利用参数化设计语言APDL,建立电机模型并对永磁同步电机(PMSM)内部电磁场进行计算分析,得到所需要的数据和图形;然后通过场路结合法计算得到电机的工作特性,并且编写与Matlab的接口程序,调用PMSM仿真模型,对电机暂态性能进行仿真.软件系统具有界面友好、操作方便、精确性较高的特点,对电机设计人员有一定的指导意义.     

基于台架试验的电动汽车用永磁同步电动机设计分析

为提高电动汽车驱动性能,设计了电动汽车用永磁同步电机（PMSM）。以电动汽车驱动系统要求为目标,计算了PMSM所需功率;进行了PMSM电枢直径、计算长度的确定和转子结构参数的选择;并进行了PMSM场路结合设计计算。利用以上参数设计了电动汽车用PMSM样机。进行了驱动电机系统台架试验：试验结果表明：PMSM样饥低速转矩大,恒功率区宽,温升低,符合设计要求,性能满足整车的需要。     

基于台架试验的电动汽车用永磁同步电动机设计分析

为提高电动汽车驱动性能,设计了电动汽车用永磁同步电机(PMSM)。以电动汽车驱动系统要求为目标,计算了PMSM所需功率;进行了PMSM电枢直径、计算长度的确定和转子结构参数的选择;并进行了PMSM场路结合设计计算。利用以上参数设计了电动汽车用PMSM样机。进行了驱动电机系统台架试验。试验结果表明:PMSM样机低速转矩大,恒功率区宽,温升低,符合设计要求,性能满足整车的需要。     

基于软磁复合材料的超高速永磁同步电机电磁设计分析

软磁复合(SMC)材料因其材料特性及微观结构特点,具有涡流损耗系数低、各向同性等优点,适用于超高速永磁同步电机(PMSM)设计,可以有效降低电机铁耗。以1台额定转速4000 r/min、额定频率533.33 Hz的PMSM为例,从电磁特性、铁耗分析计算等角度对SMC材料及硅钢片进行对比分析及有限元仿真计算,通过样机试验验证SMC材料分析结果的有效性。利用该分析方法,以1台采用SMC材料的120000 r/min的超高速PMSM为例,对比分析不同极槽配合对电磁性能的影响,对SMC材料应用于超高速PMSM提供一定的指导。     

超高速永磁同步电机振动噪声分析

超高速永磁同步电机（PMSM）具有转速高、径向力波阶数低等特点,但定子易共振引发较大噪声。以1台超高速PMSM为例,依据电机实际尺寸,建立了电机电磁场模型和定子结构的3D模态模型。采用有限元法对该电机的径向电磁力进行仿真,分析了引起电机振动的主要电磁力谐波次数,确认了电机电磁噪声的主要来源。最后,通过ANSYS声场的声压级云图研究了超高速PMSM的电磁噪声特性。     

基于高频注入法的永磁同步电动机转子初始位置检测研究

PMSM转子初始位置估算的准确程度，直接决定了电机能否起动、电机运行性能好坏以及高性能控制策略能否实现。文中利用注入电机中的高频信号引起PMSM d、q轴磁路饱和程度的差异实现隐极及凸极2种PMSM转子初始位置的检测，同时根据定子铁心的非线性磁化特性，判断永磁体的N/S极极性。有限元仿真和实验验证了该文所提出的方法能准确检测出PMSM转子初始位置，实现电机的可靠起动、运行。     

电动汽车用永磁同步电机在线检测系统设计

首先介绍了电动汽车用永磁同步电机(PMSM)运行特性和控制器输出特点。然后根据GB/T 18488—2015《电动汽车用驱动电机系统》标准规定的技术条件和试验方法,结合电动汽车用PMSM生产工艺规划,设计了电动汽车用PMSM在线检测工艺流程。在此基础上,设计了电动汽车用PMSM在线性能检测的测试系统,系统应用了先进的变频测量技术和计算机控制测量技术,能够按照相关的标准规定很好地完成电机在线性能检测。最后进行试验验证,结果表明:该系统测量精确、运行稳定、操作简便、自动化程度较高,具有较高的设计参考价值。     

真空干泵用磁通切换永磁同步电机温度场仿真分析

针对真空干泵驱动用电机在极端真空环境下工作时发热严重的问题,以一台4.5 kW磁通切换永磁同步电机(FSPMSM)为研究对象,分析了其冷却结构,并进行了温度场仿真计算。通过有限元软件建立FSPMSM三维温度场仿真计算模型,设定边界条件和热源激励,得到电机内部各部件的温度分布情况,并分析了水道截面直径、水道圈数对电机温度变化的影响。与一台技术要求相同的永磁同步电机(PMSM)在同等冷却条件下进行温度场对比分析,结果表明本电机设计合理。相比于真空干泵常用的传统PMSM,本电机能更好地减少损耗并降低温升,为开发真空干泵用FSPMSM新产品提供了一定的参考。     

考虑转子磁场谐波的永磁同步电动机仿真

永磁同步电动机的运行特性受转子磁场谐波的影响,在大功率、高精度拖动系统中尤为突出.目前,在仿真系统中,通常采用仿真软件自带的线性PMSM电机模型,因此很难反映真实电机运行特性受转子磁场谐波的影响这一特性.建立了考虑转子磁场谐波影响的电机数学模型,采用MATLAB/Simulink仿真软件构建了电机仿真模型,并与线性模型进行对比分析,分析表明所建模型原理正确、有效,为研究PMSM的精确控制仿真系统奠定了基础.     

永磁同步电机转子偏心电磁力和挠度的分析与计算

为了准确计算永磁同步电机(PMSM)转子的挠度,降低电机的生产制造成本,基于理论解析和有限元法,分析与计算了转子偏心电磁力和挠度。推导了PMSM不平衡磁拉力的解析表达式,详细介绍了不平衡磁拉力和转子挠度的有限元计算方法。以355 kW 1 500 r/min PMSM为例,对比了不平衡磁拉力、转子挠度的有限元和解析法的计算结果,验证了有限元法的可靠性,对PMSM转子机械的准确计算和振动噪声分析具有一定的参考意义。     

永磁同步电机性能分析的一种图形化方法

针对永磁同步电机( PMSM)性能分析不便的问题,提出了一种通过定子电流矢量轨迹分析PMSM性能的方法,即基于PMSM的数学模型,编写MATLAB程序,计算电机的各项性能下的参数,从而提高分析的效率.同时,以图形方式给出定子电流矢量轨迹,可让人很直观地了解电机的性能.     

基于磁链重构的永磁同步电机分布参数模型

针对基于电感的永磁同步电机(PMSM)线性集中参数模型无法描述电机磁路饱和、反电动势非正弦等非理想特性的问题,提出一种基于磁链重构的PMSM分布参数模型,并进行了仿真和试验验证。首先通过有限元分析(FEA)获取电机不同工作点下的磁链,其次利用傅里叶级数展开和多项式拟合方法对磁链进行重构,再根据重构的磁链建立起PMSM分布参数模型,并进行了仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,模型能准确描述PMSM在不同工况下的非线性特性。     

永磁同步电机非线性电感参数离线测量

永磁同步电机(PMSM)参数的准确获取有助于电机的高效控制。此处设计了一种新的PMSM非线性电感参数的离线测量方法,可以辨识出不同电流、不同转子位置下的PMSM三相自感以及互感。此方法通过引出电机中线实现三相解耦,从而分别控制三相电流,对各相分别进行电压注入,得到各相的电压以及电流响应,通过傅里叶分析提取基波幅值计算电机电感参数。此处针对一款内置式PMSM进行实验,结果表明,该方法能较准确地测量多种工况下的电机非线性电感参数。     

少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机优化设计

针对稀土永磁同步电机(PMSM)对稀土永磁材料依赖性大的问题,提出一种少稀土组合磁极Halbach PMSM,永磁体采用Halbach充磁方式。阐述了该电机新型转子的磁钢结构,其中主磁极由双层永磁体组成,上层磁钢为钕铁硼永磁材料,下层磁钢为铁氧体永磁材料,辅磁极磁钢也为铁氧体永磁材料。以电磁转矩、转矩脉动和齿槽转矩为优化标准,对电机每极永磁体块数、充磁角度、永磁体材料和永磁体厚度等电机参数进行优化。采用定子斜槽结构降低齿槽转矩。优化后的少稀土组合磁极PMSM在保证转矩性能的情况下,减少了永磁体用量,降低了电机成本。最后通过有限元法分析该电机在空载和额定负载下的特性,验证了该电机设计的合理性。     

永磁电机在电厂开式水系统中的应用与分析

分析了开式水泵电机的负载特性,分析探讨了稀土永磁同步电机(PMSM)的起动策略。PMSM具有效能高、结构简单、运行经济、维护方便等优点,将其应用于电厂辅机系统有先天优势,能提高电机运行效率,改善末端电压供电水平,实现了较好的节能效果。应用于电厂开式水系统的现场测试结果进一步验证了该结论。     

一种优化的永磁同步电机电流迭代控制算法

针对永磁同步电机(PMSM)损耗受电流影响较大的问题,鲜有文献阐述如何在满足电机转矩需求和调速需求前提下实现电流最优。提出了一种优化的PMSM电流迭代控制算法。通过该算法在给定转矩和转速下进行最优目标工作点的选取,对非线性的特性曲线运用迭代法进行数值求解,计算量较小且能求取出最优的定子电流。同时与设计的模型预测控制器(MPC)相结合,优化PMSM的电流预测值和控制实际输出值。仿真和实验结果表明,该优化的PMSM电流迭代控制算法相比传统方式能进一步减小电机损耗,并且提高电流控制的稳定性和精确性。