Halbach阵列永磁球形电动机转矩的三维有限元分析

为分析Halbach阵列永磁球形电动机复杂边界条件对电机性能的影响,采用有限元法对电机转矩特性进行了研究．建立了Halbach阵列永磁球形电动机三维有限元模型,得到了电机转矩的空间分布,并与解析法得到的结果进行了对比分析．在保证Halbach阵列永磁球形电机体积不变的情况下,分析了电机结构参数对电机性能的影响．对不同磁体结构球形电动机产生的自转转矩和倾斜转矩进行了比较．漏磁、磁场谐波及各自由度之间的电磁耦合对转矩特性的影响可以在有限元法中得到体现,使其与解析法得到的结果有所差别．永磁球形电动机采用Halbach阵列磁体结构后,转矩的输出能力得到了提高．在电机结构参数中,转子磁体厚度、定子线圈高度、内径及外径对电机的输出转矩能力具有较大的影响．结果表明在提高电机转矩输出能力上,电机结构参数存在最优值．     

飞轮储能用Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机的设计

为了有效简化系统结构,提高系统功率密度和效率,提出一种外转子Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机应用于飞轮储能系统的电动机/发电机.阐述了外转子无轴承永磁电机的工作原理;分析了Halbach阵列永磁转子的结构和性能;通过有限元方法对电机的气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力和电磁转矩进行计算和分析;最后采用场路耦合瞬态有限元法分析了无轴承永磁电机的转子涡流损耗.仿真结果表明,与传统的无轴承电机相比,Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机在气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力、电磁转矩以及转子涡流损耗方面表现出更好的性能,适合应用于飞轮储能系统.     

电压不对称时永磁同步电动机的动态过程

文章探讨了永磁同步电动机输入电压不对称运行的动态过程.通过建立数学模型及实时仿真,获得定子电流、感应电动势、电磁转矩、角速度的实时变化曲线.结果表明,永磁同步电动机输入三相不对称电压时,其定子电流、感应电动势、电磁转矩、转速均发生振荡,这不仅使电机无法正常运行,而且可能导致电机的转子永磁体退磁.这一结果可以为改进永磁同步电动机的控制提供有力依据.     

永磁无刷直流电动机直接转矩控制研究

永磁无刷直流电动机起动转矩大,其转矩脉动也大,电动机运行时会产生很大的噪声和振动.为了减小转矩脉动,设计了永磁无刷直流电动机的直接转矩控制方案,直接将定子磁链空间矢量和电磁转矩作为被控变量,实现对电磁转矩的直接控制.基于Matlab/Simulink软件,建立了控制系统仿真模型,仿真结果表明该方法可以较好地抑制电动机的转矩脉动,提高系统控制性能.     

凸极式永磁同步电机电磁功率和电磁转矩

永磁电机是联系机械系统和电系统的一种旋转机械。而机械系统和电系统是通过磁场的作用联系在一起。也就是说磁场是机械系统和电系统两者转换的媒介;是电磁功率(电磁转矩)产生的根源。电机学中以双反应理论为基础,求出凸极同步电机的电磁转矩公式。但是它把三相绕组的自感、互感关系一并考虑在合成磁势之中,掩盖了电机各感应系数随时间周期变化的物理实质,这对进一步研究电机在过渡过程及其复杂运行下电磁转矩、能量关系等均有局限性。因此我们从磁场能量相绕组之间的耦合关系,推导出凸极同步电机电磁转矩公式,有助于我们理解同步电机内部的电磁过程。 永磁同步电机的转子磁场是永久磁铁产生的,该转子磁场对定子线圈和铁芯的影响是与电磁铁等效的,我们便可以用一个近似的等效方法计算转子为永久磁铁的电机,用磁场能量和绕组之间的耦合关系,推导出凸极式永磁同步电机电磁转矩公式。     

弱磁运行下异步电动机调速系统的转矩及功率特性

在弱磁调速下,异步电动机变频系统电磁转矩控制的非线性特性、以及系统最大输出电压和电流的限制,使得转矩和功率控制比较复杂。该文分析了弱磁调速区间内最大电磁转矩与电动机参数、系统电压电流约束之间的关系,给出了改善控制性能所需的系统最大电磁转矩和最大功率随定子同步频率以及最大电流约束变化的定量关系。实物实验验证了这些特性。     

定子斜槽的新型车用混合励磁永磁同步电动机研制

在综合了各种车用电动机的性能特点后,研制出一种定子铁心槽为斜槽的特殊结构的混合励磁永磁同步电动机。仿真结果表明:定子斜槽混合励磁永磁同步电动机可以有效减小异步附加转矩,使电动机转矩脉动大大降低,电动汽车运行更加平稳舒适。同时,由于混合励磁永磁同步电动机具有励磁磁场可调节的特点,所以解决了弱磁调速困难的问题,在很宽的范围实现了恒功率调速。     

基于摩擦补偿的永磁球形电动机通电线圈的优化

为解决摩擦项导致控制系统品质恶化的问题,本文根据一种永磁球形电动机和支撑部件的结构,建立了永磁球形电动机的动力学模型和摩擦转矩模型.利用自适应滑模方法搭建摩擦补偿器,提出一种基于通电线圈优化的通电策略.此通电策略在自转和偏航两种运动形式下,对通电线圈进行了优化,实现在最小线圈损耗下的永磁球形电动机自转和偏航运行.并且该摩擦补偿器对摩擦转矩进行了在线估计,很好地补偿并抑制摩擦项的影响,实现对球形电动机的准确的跟踪控制.     

无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制

为了减小无刷直流电机(BLDCM)的转矩脉动,提出了一种基于电流预测控制的换相电磁转矩脉动抑制方法.分析了换相过程中永磁无刷直流电机关断相电流与开通相电流变化趋势,通过计算得到电磁转矩的解析表达式,将电机运行区分为高速区和低速区,分别得到电磁转矩脉动曲线.基于预测控制理论,将定子电流的预测控制分为预测模型的建立、反馈校正和滚动优化3个步骤,以控制非换相相电流的恒定为目标,实现对换相电磁转矩脉动的抑制.仿真和实验结果表明:采用定子电流预测后,无刷直流电机换相转矩脉动得到了显著抑制.     

新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机

针对现有的各种聚磁式横向磁场永磁电动机的定子结构较为复杂的问题,该文提出了一种新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机结构。其主要特点是转子永磁体磁极采用三面墙式聚磁式结构,定子铁心由U形硅钢叠片构成,在提高了气隙磁密的同时简化了定子铁心的结构。利用三维电磁场有限元数值计算对该种电机的磁场进行了分析,并根据磁场分布计算了该种电机的电磁参数。实验结果与计算结果吻合较好。新型横向磁场永磁推进电机在保证电机性能的基础上简化了定子铁心结构。     

无位置传感器的永磁同步电机直接转矩控制系统

介绍了永磁同步电机直接转矩控制原理,在旋转坐标系下推导出转矩的几种表达形式,以此为基础分别对隐极式电机和凸极式同步电机提出了基于定子磁链和转矩的功率角位置估算算法.该估算法先计算电磁转矩、定子磁链及其位置,根据定子磁链和电磁转矩估算功率角,再根据功率角和定子磁链位置得到转子位置.仿真表明,本文提出的功率角估计算法简单有效,能比较精确地逼近电机实际位置,系统有良好的动静态性能.     

永磁球形电机定子绕组的永磁体模型及磁场分析

采用等效磁网络法分析了永磁球形电机定子磁场．在永磁体的体电流模型基础上,推导了电流密度与永磁体磁化强度的关系,得到了定子绕组的永磁体模型．在此基础上,在柱坐标下对分析模型进行剖分,并将不同磁场边界条件表达为磁阻单元对应节点或支路的不同状态,建立了永磁球形电机定子绕组磁场的二维等效磁网络模型．推导了各单元磁阻及磁动势的表达式,并利用平均磁能法求得了磁通密度在空间的分布．结果表明,定子绕组近场和远场具有不同的分布特征,远场时磁通密度小且变化相对平缓．通过与有限元法的析结果比较可知,相对误差均在6％左右,证明了所提方法具有较好的计算精度．     

感应电动机模型参考自适应辨识及其应用

针对直接转矩控制的感应电动机调速系统由于电机参数变化引起的低速特性不稳定问题，推导了一种基于感应电动机直接转矩控制系统的定子磁链自适应辨识方法。根据磁链的辨识值计算出电磁转矩；并讨论了感应电动机部分参数变化时引起磁链变化导致的转速动态变化和自适应律调节器中参数的调节规律，最后给出了在MATLAB／SIMULINK环境下的仿真结果，证明所提出方案可以较好地解决直接转矩控制的调速系统在低速范围内的静差问题。     

感应电动机直接转矩控制系统的模型参考自适应辨识

针对直接转矩控制的感应电动机调速系统，由于电机参数变化引起的低速特性不稳定问题，采用模型参考自适应辨识的方法，推导了一种基于感应电动机直接转矩控制系统的定子磁链自适应辨识方法。根据磁链的辨识值计算出电磁转矩；并讨论了感应电动机部分参数变化时引起磁链变化导致的转速动态变化；最后给出了在MATLAT／SIMULINK环境下的仿真结果。证明所提出方案可以较好地解决直接转矩控制的调速系统在低速范围内的静差问题。     

电动机齿槽力矩的傅立叶分析

文章利用傅立叶分析方法研究了无刷直流电动机齿槽力矩的产生及消弱方法 ,证明提高定子槽数与电机极数的最小公倍数 ,可以有效减小基本齿槽力矩     

永磁同步电动机直接转矩控制的仿真研究

在分析永磁同步电动机数学模型的基础上提出了基于空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）的永磁同步电动机直接转矩控制系统,同时采用Matlab/Simulink建立了系统的仿真模型,并给出了仿真结果.仿真结果说明,该系统具有对电动机定子磁链的观测精度高、超调小和响应快的特点.     

永磁同步电机轴向力分析与噪声抑制

业内分析永磁同步电机噪声往往只关注径向力和切向力,对于轴向力分析较少.本文重点分析由常规定子斜槽或转子斜极带来轴向力.参考感应电机的一些做法,找到消减永磁同步电机轴向力源的办法,即转子对称斜极.并制作样品测试,达到了降噪效果.     

可变磁通永磁游标电机设计及静态特性分析

为实现永磁电机在体积和槽数不增加情况下产生低速大转矩输出,将混合励磁概念引入永磁游标电机,提出了一种新型可变磁通永磁游标电机。通过将磁通调制极引入到电机定子齿以及在相邻磁通调制极间布置励磁绕组,实现了电机磁通可控,从而保证在增磁及弱磁过程中宽调速范围运行。分析了其工作原理,采用时步有限元方法计算了电磁特性,包括空载永磁磁链、空载感应电动势、齿槽转矩和输出转矩,对其增磁弱磁过程进行了分析。制作了一台1 kW样机;并对其静态特性进行了测试。结果表明该电机具有转矩密度大、齿槽转矩小、调速范围宽特点,适用于风力发电、电动汽车领域。