定转子结构参数对无刷直流电机转矩波动的影响

无刷直流电动机具有体积小、功率密度高、调速性能好等优点,广泛用于航天、航空、兵器等领域。本文对电机转矩波动产生的原因进行分析,并对影响转矩波动的参数进行分析。通过更改极槽配合、极弧系数、槽口宽、斜槽等参数,建立不同的电机模型,使用有限元分析软件进行仿真计算,得到电机齿槽转矩的变化情况。根据计算结果,得到降低电机转矩波动的方法,为电机设计提供参考依据。     

减小齿槽转矩的永磁电动机槽口优化设计

齿槽转矩是永磁电机最重要的参数之一,它的存在会造成电机的转矩波动、振动和噪声。采用一种简单的转矩计算模型,即一个磁极中心经过一个槽口所产生的齿槽拉力波形的移相叠加来近似整个永磁电机的齿槽转矩;利用此模型对永磁电机槽口进行优化设计,使得齿槽转矩通过叠加抵消达到最小化;最后用有限元分析法设计了一台面贴式永磁无刷电动机,对该模型进行了验证。     

三相无刷直流电动机分类槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之六)降低永磁无刷直流电动机齿槽转矩的设计措施

降低齿槽转矩通常是永磁电机设计的主要目标之一.综述了永磁无刷直流电动机齿槽转矩的主要设计措施,包括采用分数槽绕组、优化磁极极弧宽和槽口宽、不等气隙、斜极和斜槽、磁极分段错位、磁极偏移、齿顶开辅助凹槽等,可供设计者参考.     

三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之五)降低永磁无刷直流电动机齿槽转矩的设计措施

降低齿槽转矩通常是永磁电机设计的主要目标之一.综述了永磁无刷直流电动机齿槽转矩的主要设计措施,包括采用分数槽绕组、优化磁极极弧宽和槽口宽、不等气隙、斜极和斜槽、磁极分段错位、磁极偏移、齿顶开辅助凹槽等,可供设计者参考.     

永磁无刷直流电动机齿槽转矩的削弱

抑制齿槽转矩一直是永磁电机的重点和难点。文章综述了削弱永磁无刷直流电动机齿槽转矩的主要方法,包括改变磁极参数、电枢结构、电枢槽数和极数的合理组合等3大类和极弧系数选择等11种具体措施。     

分数槽永磁无刷直流同步电机特性分析

分数槽永磁无刷直流同步电机是一种具有高功率密度、良好调速性能的永磁同步电机。建立了一种分数槽永磁无刷直流同步电机的有限元模型,分析了极弧系数和永磁体偏心距对齿槽转矩和转矩波动的影响,并研究了在电压源供电模式和电流源供电模式下电机转矩的波动状况。结果表明,合理的极弧系数和永磁体偏心距能使电机的齿槽转矩和转矩波动明显削弱,并且电流源供电模式下电机的运行特性较好。     

无齿槽无刷直流电动机气隙磁密有限元分析

从分析无刷直流电动机(BLDCM)转矩波动的原因出发,比较了有齿槽和无齿槽无刷直流电动机的结构,用有限元方法对有齿槽和无齿槽无刷直流电动机的气隙磁场进行了分析;分析结果表明无齿槽BLDCM具有一系列特点,为进一步分析此类电机的性能及其结构提供了依据。     

表贴式永磁电动机气隙磁场及齿槽转矩解析计算

针对表贴式永磁电动机的齿槽转矩问题,研究了一种电机空载气隙磁场和齿槽转矩的解析计算方法。通过对永磁电动机的槽型进行四组保角变换,引入复数气隙磁导函数,建立了表贴式永磁电动机气隙磁密的径向和切向分量解析模型;分析四组保角变换,利用麦克斯韦张力法计算永磁电动机的齿槽转矩。针对样机,利用解析法和有限元法分析极弧系数和槽口宽度对齿槽转矩的影响,结果表明:解析法计算的空载气隙磁场和齿槽转矩与有限元方法计算结果相吻合,其中齿槽转矩相差7.6%;利用解析法选取合理的极弧系数和槽口宽度,可有效地减小齿槽转矩,当样机的极弧系数取0.858和槽口宽度取1 mm时,齿槽转矩分别减小75%和57%。     

低齿槽转矩的表面式永磁同步电动机优化设计

为了设计一款9槽6极低齿槽转矩的表面式永磁交流同步电动机,首先应用有限元软件分析了电机的磁钢偏心距、极弧系数和定子铁心槽口宽度等参数对齿槽转矩和反电势的影响,分析表明优化设计以上参数可有效削弱永磁交流同步电动机的齿槽转矩。然后分析出齿槽转矩波形的主要谐波分量,选择合适的磁极错移角进一步削弱齿槽转矩。最后通过对样机进行测试,表明该电机齿槽转矩得到了有效削弱。     

基于遗传算法的永磁无刷直流电动机优化设计

利用遗传算法对一台4相7对极外转子永磁无刷直流电动机的永磁体尺寸、气隙高度、电枢长径比、极弧系数以及槽口宽度进行了优化设计,并用有限元电磁场分析软件Maxwell 2D分析了优化前后电机磁力线、气隙磁密、电机转矩和转速随时间变化过程.仿真结果表明,优化的电机转矩脉动明显削弱,证明了遗传算法与有限元数值计算相结合对无刷直流电动机优化设计有较好的效果.     

永磁无刷轮毂电机分数槽绕组的设计与分析

永磁电机由于齿槽效应产生的定位转矩和转矩脉动,在转速较低的轮毂电机中尤为显著.无刷直流电机常用的整数槽绕组节距较大,且绕组相互重叠,使得绕组端部很大.该文对于极对数不同的整数槽绕组电机模型和分数槽绕组电机模型的绕组和定位转矩进行对比研究.理论分析表明分数槽绕组能够有效减小电机定位转矩与转矩脉动,减小绕组端部长度.最后使用有限元仿真对理论分析进行了验证.     

Halbach永磁阵列无刷直流电机转矩的解析计算和分析

Halbach永磁阵列具有灵活配置电机气隙磁通密度、磁屏蔽的特点,将其用于无刷直流电机以增加电磁转矩、降低齿槽转矩。在保角变换求解电磁场基础上,给出无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的解析计算模型,通过有限元仿真对该模型的准确性进行证明;使用该模型分析每极两块(1P2p)、每极三块(1P3p)Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角对无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的影响,对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach永磁阵列的无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩随永磁体厚度的变化规律。分析结果表明,合理配置无刷直流电机Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角可提高电磁转矩、降低齿槽转矩,当永磁体厚度增加时,Halbach永磁阵列更有利于电磁转矩增加。     

定子齿表面开槽对永磁无刷直流电机齿槽转矩的影响

齿槽转矩是由永磁体磁场与磁槽之间相互作用而产生的,它会引起转矩脉动,甚至可能发生与电机共振的现象。影响齿槽转矩的因素很多,如磁极、槽的数量,齿槽形状以及磁钢的极弧系数等,因此,准确计算齿槽转矩较为复杂。本文利用麦克斯韦张量法计算和分析定子表面开槽对齿槽转矩的影响,为永磁无刷直流电机设计提供理论参考。     

定子斜槽结构对永磁同步电动机影响的分析

从齿槽转矩及电磁转矩两个方面分析定子斜槽结构对永磁同步电动机的影响,利用二维有限元分层法,对永磁同步电动机直槽结构与斜槽结构进行对比,并分析不同斜槽结构永磁同步电动机齿谐波、起动性能及脉动转矩的影响。     

永磁无刷直流电动机结构对转矩脉动的影响

转矩脉动是影响永磁无刷直流电动机输出力矩稳定性和精度的主要因素之一。针对永磁无刷直流电动机结构,推导了其气隙磁密与反电势和转矩脉动的关系,分析了反电势波形对转矩脉动的影响,采用Ansys对电机永磁体的不同充磁方式和不同极弧系数条件下的气隙磁密和转矩脉动进行了仿真,得到了电机反电势波形并计算得到转矩脉动系数,对于无刷直流电动机的电磁设计具有较好的指导意义。     

分数槽绕组与永磁无刷电动机

从分数槽绕组的基本概念出发，简述了分数槽绕组的基本特征和对称条件，介绍了它在永磁无刷电动机和永磁交流伺服电动机中的应用；重点对中小型永磁无刷电动机中广泛使用的y=1的分数槽绕组进行分析，给出了常用的槽极配合和绕组设计计算参数，阐明了分数槽绕组对齿谐波电势和齿槽转矩削弱的规律。     

永磁无刷直流电机负载磁场及其电磁转矩的计算

该文在考虑齿槽影响的前提下，建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型，求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对水磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上，结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构，构造出电机绕组的场路耦合模型，由此计算出电机相绕组电流变化波形。在考虑齿槽影响情况下，计算出永磁电机在任意时刻的电枢反应磁场和负载气隙磁场，进而计算出永磁无刷直流电机产生的瞬时电磁转矩，以便定量分析永磁无刷电机的电磁转短被动和绕组换相引起的转矩被动，为分析永磁无刷直流电机的工作特性和振动噪声提供了可靠的依据。     

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.     

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.