无刷直流电机的理想与非理想定位力矩及其综合抑制方法

可以采用多种有效的方法来抑制无刷直流电动机的定位力矩,但电机各部件制造或材料偏差的存在,使得按照上述方法实际生产出的电机出现较明显的定位力矩.文中从理论上分析了理想与非理想定位力矩的产生机理和规律;以4极9槽和4极12槽径向磁路无刷直流电机为例,采用数值计算和试验的方法定量分析了理想与非理想定位力矩,给出了定位力矩产生的一般规律.采用极槽配合法、磁极优化法、闭口槽法及定子齿冠开槽法抑制理想定位力矩,并分别给出了Z次和2P次非理想定位力矩的抑制措施.计算和试验结果验证了理论分析结论的正确性.     

新型横向磁通永磁电机磁场研究

简要介绍了一种新型横向磁通电机，然后针对该电机进行了空载磁场分析，给出了磁通变化曲线，分析了气隙长度、永磁体宽度对磁场的影响，同时还计算了电机定位力矩。给出了样机实验数据，并与磁场计算结果进行了对比分析，比较结果说明以上方法是有效的。     

铁磁电动系补偿比率表测量线路的计算

本文叙述了铁磁电动系补偿比率表定位力矩系数与测量綫路参数的关系。推导了如何获得最佳定位力矩系数。并指出在计算定位力矩值时,其串联接入电感线圈的纯电阻必须考虑进去。式中导出了获得最佳定位力矩值只与电感线圈的参数有关的结论。依此而设计测量线路时就能获得最佳定位力矩,从而就节省了电感线圈的材料。     

无刷直流电动机偏心引起的定位力矩与单向磁拉力计算

采用有限元法计算分析了定子偏心与转子偏心对无刷直流电动机的气隙磁场、定位力矩及单向磁拉力的影响.计算结果表明,定子偏心将引起磁极及其倍数次的定位力矩和恒定的单向磁拉力,转子偏心将引起齿槽及其倍数次的定位力矩和旋转的单向磁拉力.     

无刷直流力矩电动机的脉宽调制伺服控制

本文提出了用锯齿波脉宽调制方式,对无刷直流力矩电动机进行闭环定位控制和使它作超低速平稳运行的控制方法,并通过系统稳定性及稳态精度的分析,设计补偿网络。样机调试表明,只要采用合适的控制策略,力矩脉动较大的无刷直流力矩电动机同样可以用于定位控制及超低速平稳运行。     

永磁同步电机齿槽定位力矩补偿

定位力矩是永磁同步电机固有的问题,对驱动系统将产生不利的影响.在永磁同步电机齿槽定位力矩特点分析的基础上,提出一种在电流中注入谐波对定位力矩进行补偿的方法,抑制了由于定位力矩引起的速度波动,从而减小了对电机低速性能的影响.仿真和实验结果验证了该方法的有效性.     

六极永磁式潜油电机技术问题及CAD软件开发

结合永磁同步电机设计原理,对六极永磁式潜油电机重要技术问题进行了分析.根据潜油电机特殊的分段结构,分别对端部漏抗的计算和斜极方法进行了研究,提出永磁式潜油电机转子倒装的分段斜极式方法并开发了CAD软件.通过建立六极永磁式潜油电机有限元模型,对齿槽定位力矩进行分析,验证该方法对降低电机齿槽定位力矩起到了一定的作用.     

电子膨胀阀用爪极步进电机数值优化研究

电子膨胀阀在变频空调系统中能精确调节制冷剂流量,有助于提高空调系统的能效和改善空调环境的热舒适性。研究电子膨胀阀用爪极永磁步进电机有助于提高电子膨胀阀稳定性和可靠性。对电子膨胀阀的电机力矩特性进行数值分析,在保持转子尺寸、通电电流和定转子之间气隙不变的前提下,通过改变爪极形状尺寸,分析了爪极形状参数对电子膨胀阀用爪极式步进电机自定位力矩和保持力矩的影响,认为在满足一定自定位力矩的前提下,保持力矩越大越好,并以此为基础对电机的爪极尺寸进行了优化,认为合理设计爪极尺寸参数,能够使电机的保持力矩和自定位力矩达到最佳,对电子膨胀阀步进电机的研究和设计有借鉴价值。     

用有限元法计算转动式电磁铁的作用力矩特性

本文叙述了用有限元方法计算转动式电磁铁力矩特性的一种方法,本文用加权余量法得出有限元的离散联立方程,用局部区域随衔铁一起转动的方法,只需输入初始位置的数据就可计算衔铁处于任一位置的情况。计算任一包围衔铁封闭面上的张力等效于计算衔铁所受的体积力矩,并给出了证明,这样可使计算大为简化,最后给出了计算实例。     

无刷直流电机力矩的解析计算

本文介绍一种在工程上和的假设条件下，直接解算无刷直流电机齿槽力矩、换向力矩以及负载力矩脉动曲线的方法，并考虑了斜槽的影响。计算结果同非线性有限元分析，以及实验结果进行了比较，都获得良好的结果。其计算精度高，而计算量比有限元法小得多，很容量在计算机上实现。适用于优化设计。     

削弱永磁电机齿槽转矩的一种新方法

针对永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用产生齿槽转矩,引起电机的振动和噪声,并影响系统的控制精度等问题,提出了通过改变磁极形状来削弱齿槽转矩的新方法。采用有限元分析方法,对不同形状永磁磁极的永磁电机齿槽转矩和磁通进行了分析和比较,并对槽数与极数配合对齿槽转矩的影响进行了研究。研究表明,采用偏心磁极结构可有效地削弱齿槽转矩,而对每极磁通影响较小,本文提出的方法是有效的。     

一种无刷直流电动机齿槽转矩分数槽削弱方法

针对永磁无刷直流电动机的齿槽转矩问题,提出一种基于磁极极弧宽度优化的分数槽齿槽转矩削弱方法。分析表明分数槽方法只能削弱齿槽转矩的部分谐波,针对该问题提出了一种基于磁极极弧宽度优化的分数槽方法,理论分析表明该方法对齿槽转矩的各次谐波均有削弱作用。以一台8极36槽永磁无刷直流电动机为例进行有限元仿真,结果表明:采用该优化分数槽方法的齿槽转矩幅值不到整数槽方案的5%,相比优化前的分数槽方法,齿槽转矩幅值减小了64%。     

低速大转矩多极永磁电机齿槽转矩削弱的有效方式

基于能量法和傅里叶分解的解析方法,推导了低速大转矩多极永磁电机齿槽转矩的解析表达式,基于所导出的表达式,研究了比较有效的抑制齿槽转矩的方法,应用有限元仿真分析方法知道,抑制该类电机齿槽转矩比较行之有效的的方法依次是,选择最优极弧系数、定子斜槽、极数和槽数的合理组合、采用分数槽绕组、设计不均匀气隙和磁性槽楔等。     

盘式永磁直流电动机齿槽转矩特性

分析了盘式永磁直流电动机齿槽转矩问题产生的原因,利用麦克斯韦张量法分析定位齿槽转矩。阐述了齿槽转矩产生的机理,利用Ansoft有限元仿真软件对齿槽转矩特性进行研究,找出了一个最优的削弱盘式永磁电机齿槽转矩的方法。     

磁极偏移削弱永磁电机齿槽转矩方法

研究了永磁电机磁极偏移对齿槽转矩的影响,发现当每极槽数不为整数时,磁极偏移会引入新的齿槽转矩谐波.因此要通过磁极偏移减小齿槽转矩,除了减小永磁体对称时存在的齿槽转矩谐波外,还要减小新引入的低次谐波.为解决现有的永磁体偏移角度计算方法存在的不足,本文推导了磁极偏移时齿槽转矩的表达式,提出了确定永磁体偏转角度的新方法.有限元计算结果表明:与现有的方法相比,本文提出的磁极偏移角度计算方法得到的偏转角度对原有齿槽转矩谐波以及新引入的低次谐波都有较好的削弱作用,因此能较好地减小齿槽转矩.     

基于遗传算法的外转子PMSM齿槽转矩优化

永磁同步电动机具有较好的动态性能以及较高的功率密度,但由于永磁体与铁心之间会发生相互作用而产生齿槽转矩,导致永磁同步电机的输出转矩发生波动,因此永磁同步电机的齿槽转矩的优化显得极为重要。为了削弱齿槽转矩,使用解析法分析并选择了一系列与齿槽转矩密切相关的参数,再采用了一种改进的遗传算法结合有限元法对永磁同步电动机的齿槽转矩进行优化。优化结果表明,与原设计相比,使用该算法优化能明显削弱永磁同步电机的齿槽转矩,且不会对电机的输出转矩产生过大的影响。     

基于分块永磁磁极的永磁电机齿槽转矩削弱方法

基于齿槽转矩的周期性以及永磁磁极与槽口相对位置的不同对齿槽转矩分布的影响,采用叠加法研究了分块永磁磁极削弱齿槽转矩的方法。该方法无需计算永磁分块导致的复杂的气隙磁通密度分布,而基于不同分块之间与槽口相对位置的变化导致的不同的齿槽转矩的分布,通过合理选择永磁分块数、分块宽度及分块间隔,可使得不同分块产生的齿槽转矩相互抵消,从而有效地削弱齿槽转矩。针对每极整数槽和非整数槽结构,推导得到了永磁分块数、分块宽度以及分块间隔之间关系解析表达式。有限元计算表明,本文得到的确定方法可有效地削弱齿槽转矩。     

Cogging Torque Reduction and Optimization in Surface-mounted Permanent Magnet Motor Using Magnet Segmentation Method

One of the main challenges in permanent magnet electrical machine design is cogging torque reduction. In this article, the magnet segmentation method is used for cogging torque reduction. For this end, each surface permanent magnet is divided into eight parts, and a symmetrical structure with equal angular widths and considering the angular gaps between them is used for minimizing a number of optimization parameters. In this article, three optimization algorithms—response surface methodology, genetic algorithm, and particle swarm optimization—are used to determine the optimal values of optimization parameters. Finally, the result is obtained that the optimum values of response surface methodology are more efficient than of those of the genetic algorithm and particle swarm optimization in cogging torque reduction, because the objective function of the response surface methodology is cogging torque that is calculated using the finite-element method, whereas the objective function in the genetic algorithm and particle swarm optimization is based on the analytical methods. However, the main objection of the magnet segmentation method is the simultaneous reduction of average torque with cogging torque.     

基于有限元方法的双定子永磁同步发电机齿槽转矩研究

永磁电机不通电时永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起永磁电机低速起动困难。为了有效地削弱双定子低速稀土永磁同步发电机齿槽转矩,在目前国内外永磁电机齿槽转矩研究的基础上,建立了双定子低速稀土永磁同步发电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中影响齿槽转矩大小的因素,利用有限元方法进行了仿真分析,得到了影响齿槽转矩大小的变化规律,为发电机最优设计提供重要依据。     

考虑加工误差的表贴式永磁伺服电机齿槽转矩分析与抑制

在永磁伺服电机中，齿槽转矩对加工误差非常敏感。为获取实际加工误差对齿槽转矩变化规律的影响，本文首先采用能量法建立考虑加工误差的齿槽转矩解析表达式，并分析了齿槽转矩对各种加工误差的敏感性。其次，基于蒙特卡罗方法，通过实测与供应商提供的数据估计各误差的概率分布，由概率分布产生随机样本，据此建立考虑加工误差的有限元模型，计算各模型的齿槽转矩，由此获得齿槽转矩及其频谱的分布规律。并且，论证了定子冲片循环旋转方法的最优旋转槽数，基本消除了定子侧误差产生的额外齿槽转矩。最后，从生产的一批电机中随机抽取样本进行齿槽转矩测试，验证了本文所用分析与抑制方法的可行性。