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。     

田口法在永磁同步电机多目标优化设计的应用

针对某电动物流车用永磁同步电机的齿槽转矩和转矩脉动较大,以及电机效率与转矩密度较低这一问题,提出一种基于田口法的某物流车用永磁同步电机多目标优化设计方法。通过选取气隙长度δ、永磁体厚度hm、定子铁心内径Di1、定子齿宽bt2和槽口宽b02等5个参数作为优化因子,以电机最高效率、最小齿槽转矩、最大转矩密度三个参数为优化目标,采用田口法建立正交实验表进行性能指标优化,以得到最佳结构参数组合。正交实验与仿真结果表明,优化后的齿槽转矩减小70.4%,转矩脉动降低12.4%,电机最高效率及转矩密度分别增加了7.8%和17.5%,体现出所提方法的有效性,并通过试验证明仿真结果的真实性。     

汽车天窗电机设计参数对齿槽转矩影响及优化

提出天窗电机主要参数对齿槽转矩影响分析及其电磁优化设计模型研究.在阐述天窗电机基本结构和齿槽转矩产生机理基础上,以某汽车天窗电机为例,针对极槽配合和极弧系数设计以及转子静态偏心时的电机齿槽转矩进行计算,得到电机主要设计参数对电机齿槽转矩大小的影响规律.最后,以天窗电机齿槽转矩最小为目标,建立基于遗传算法的电机优化设计模型,获得了最优槽口宽、极弧系数和斜槽个数的设计方案,优化后的齿槽转矩明显小于原始设计方案.     

永磁同步电动机齿槽转矩优化设计仿真

分数槽集中绕组永磁同步电动机因产生齿槽转矩及大量的磁动势谐波,会影响电机的工作性能。在分析齿槽转矩及谐波产生原理的基础上,确定了齿槽转矩及磁动势谐波影响因素,对电机结构进行了综合优化设计。针对一款400 W永磁同步电动机,通过对绕组系数、齿槽转矩、力波振动和谐波损耗综合分析,设计了12槽10极双层并联绕组和不开槽定子结构;采用环形永磁体以优化气隙磁密;以体积、成本、性能为综合指标,设计了电机各部分尺寸。通过有限元分析法对电机静磁场特性、空载气隙磁密、齿槽转矩及空载反电动势进行了仿真分析。制造样机并进行了性能测试。仿真与测试结果表明,该电机设计合理,性能优良。     

切向内置式高速永磁电动机转子结构优化研究

针对小功率高速永磁电动机,为满足高速电动机转子结构的应力要求,并简化电动机的生产工艺,提出了一种基于梯形永磁体的切向内置式转子结构,在满足电动机基本设计要求的前提下,对电动机转子相关结构参数进行了优化设计。采用有限元仿真方法,详细地分析了极弧系数和转子表面结构对齿槽转矩、平均转矩和转矩脉动的影响规律,并对转子的结构应力进行了校核。研究表明,该转子结构可有效简化电动机的生产工艺,总结了部分参数对电动机转矩性能的影响规律,并通过对转子结构的优化,有效地减小齿槽转矩以及转矩脉动。     

铁氧体永磁辅助式磁阻伺服电机齿槽转矩研究

铁氧体永磁辅助式同步磁阻电动机转子为内置式、多层结构,会对电机齿槽转矩产生影响。使用计算机仿真方法研究分布和集中绕组永磁辅助式同步磁阻伺服电动机的齿槽转矩以及降低齿槽转矩的措施,并与钕铁硼永磁同步伺服电机的齿槽转矩进行比较分析。     

内置式无刷直流电动机齿槽转矩的分析与抑制

齿槽转矩是由永磁体与磁槽之间相互作用而产生的,它会引起转矩脉动.利用虚位移法计算和分析齿槽转矩的影响因素,采用优化极弧、定子开辅助槽和调整定子齿槽宽度三种方法做了定性和定量的分析,并通过对24槽4极内置式无刷直流电动机进行有限元仿真,得出此类电机减小齿槽转矩的有效方法,并分析了对反电动势的影响,为内置式无刷直流电动机设计提供理论参考.     

基于复合算法的内置式永磁同步电机的优化设计

内置式永磁同步电机具有输出转矩大,过载能力强,功率密度高等优点,广泛的应用于电动汽车驱动领域。由于内置式永磁同步电机存在齿槽转矩和磁阻转矩,会造成转矩脉动较大,对电机造成不良影响。选择以48槽,8极内置式永磁同步电机为例,首先选择转子的关键结构参数作为优化参数,并以增大平均转矩,降低转矩脉动,减小齿槽转矩作为优化目标。通过田口算法从众多的结构参数中合理选出对优化目标影响较大的优化参数,再采用响应面拟合优化目标曲线,最后采用遗传算法对其优化,使用有限元仿真软件验证其有效性,实现电机的多目标优化。     

基于Maxwell 2D的永磁同步电动机磁极优化设计

齿槽转矩和转矩波动的降低,效率的提升,功率密度的提高一直是永磁同步电动机设计和制造中重点考虑的几个问题。通过有限元电磁仿真工具对不同磁极形状的电机进行计算分析,使产生反电势正弦性好、转矩波动小、效率高的电机为目标。本文还提出了一种介于偏心磁极和等厚磁极之间的不完全偏心磁极,仿真结果和实践表明,这种磁极结构对电机性能的优化具有一定的实用性。     

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%。     

基于Taguchi法的表面式永磁同步电机多目标优化

以一台8极48槽的表面式永磁同步电机为例,针对表面式永磁同步电机的特点,选取电机的齿槽转矩、效率和磁钢用量为优化目标,选取极弧系数、不等厚磁极偏心距、磁极厚度和气隙长度为优化参数。利用ANSYS Maxwell的参数化扫描法与Taguchi法相结合的方法对电机进行多目标优化设计,实验并分析得到优化后的最佳参数组合。有限元仿真结果表明,采用上述方法,电机的齿槽转矩减小,效率提高,磁钢用量减小,实现了多目标同时优化。     

风机用外转子永磁同步电动机的优化分析

为了削弱风机用外转子永磁同步电动机的齿槽转矩,使其性能得到改善。根据永磁同步电动机产生齿槽转矩机理进行分析得知,通过采用不等厚永磁体和对极弧系数进行优化,可以有效降低永磁电机的齿槽转矩。本文以一款24槽8极风机用外转子永磁同步电动机存在较大的齿槽转矩为例,基于Maxwell 2D建立该款电机有限元模型,将磁钢的偏心距和极弧系数分别设为变量,进行扫描分析,仿真结果表明,在合理的范围内,存在一个最优的偏心距和极弧系数使该款电机的齿槽转矩得到明显削弱。因此,本文为降低风机用外转子永磁同步电动机的齿槽转矩在理论上提供了较高的参考价值。     

基于RBF近似模型的低速永磁电机齿槽转矩优化

针对一台32极36槽的低速永磁电机,利用Isight优化平台,基于径向基(RBF)神经网络方法和最优拉丁超立方的样本空间,分别建立齿槽转矩、漏磁系数与设计变量间的近似模型,在近似模型的基础上采用多岛遗传算法(MIGA)寻优。优化后的齿槽转矩有限元仿真结果与RBF近似模型预测值的相对误差为1.6%,比初值降低59%,说明了该优化方法的有效性;Isight命令流的使用,提高了优化效率。     

内置式单相永磁同步电动机齿槽转矩的削弱

为了削弱内置式"一"型单相永磁同步电动机的齿槽转矩,推导了磁极偏移后齿槽转矩的表达式,分析了齿槽转矩与偏移角度的关系。以一台8槽6极内置式"一"型单相永磁同步电动机为例,对比分析了不同偏移角度下的齿槽转矩,同时给出了确定最佳偏移角度的方法。通过解析法的分析和有限元仿真结果表明,采用磁极偏移方法,偏移合适的角度能显著地削弱内置式"一"型单相永磁同步电动机的齿槽转矩。该文为内置式"一"型单相永磁同步电动机齿槽转矩的优化提供了一定的参考依据。     

内置式一字型永磁同步电动机磁极结构优化设计

本文在12槽10极传统内置式一字型永磁同步电动机基础上,提出一种不等厚梭型偏心永磁体磁极形状.首先以空载气隙磁通密度正弦度及齿槽转矩为优化目标,给出不等厚梭型偏心磁极结构气隙磁通密度解析模型;然后结合内置式永磁同步电动机等效磁路法模型进行推导,编写Matlab程序进行求解计算,利用有限元分析软件进行仿真.计算与仿真结果表明,不等厚梭型偏心磁极结构能有效提高电动机空载气隙磁通密度波形正弦度,同时削弱齿槽转矩.     

基于重复单元内置式单相永磁同步电动机的磁极偏移

齿槽转矩是单相永磁同步电动机研究的重要问题之一。为降低内置式"一"型单相永磁同步电动机的齿槽转矩,本文基于重复单元磁极偏移的原理,推导了齿槽转矩的傅里叶级数表达式。利用Maxwell2D对8槽6极、10槽8极和16槽8极结构电动机的磁极偏移角度进行扫描。仿真结果表明,基于重复单元磁极偏移方法对降低内置式"一"型单相永磁同步电动机齿槽转矩具有明显的效果,为内置式"一"型单相永磁同步电机齿槽转矩的优化提供了一定的理论依据。     

CT磁驱动用永磁电机设计与分析

利用解析计算与有限元结合的方法设计了一种针对医疗CT磁驱动控制对象的永磁同步电动机。为了获得更好的电机性能,包括低齿槽转矩,高效率,利用有限元仿真对电机进行优化。对槽口宽度和气隙长度参数的优化将齿槽转矩削弱至0. 1 mN·m以下,同时,对每槽匝数进行优化,电机效率提高至87. 53%。通过对比优化后的电机仿真结果与试验结果,判断样机符合设计要求,验证了该设计方案的有效性。     

基于槽口偏移的永磁同步电动机齿槽转矩抑制

齿槽转矩是永磁电机设计制造中必须考虑的关键问题之一。为了抑制永磁同步电动机的齿槽转矩,采用傅里叶级数的方法对齿槽转矩进行分析,研究了单个槽对应的齿槽转矩与电机总齿槽转矩之间的关系。将电机电枢槽沿着旋转方向划分为偶数组,分析推导了单个电枢槽组对应的齿槽转矩,采用将相邻的电枢槽组设为对应组,通过将一组或者多组电枢槽组的槽口偏移适当角度的方法,使得对应组间齿槽转矩分量互相抵消,从而抑制电机总齿槽转矩特定次数的谐波,削弱总齿槽转矩幅值,并给出了具体偏移角度的公式。以一台12槽8极永磁同步电动机为例,仿真分析结果表明,采用该方法能有效抑制永磁同步电动机总齿槽转矩的基波以及低次数谐波,使得电机齿槽转矩幅值明显下降。     

基于SVM-MOCDE算法的永磁同步电机多目标优化

为了提高永磁同步电机（PMSM）的性能,选取磁钢厚度、偏心距和极弧系数作为变量,优化电机的齿槽转矩和气隙磁密畸变率。首先通过正交设计法仿真获得各变量的样本空间,然后采用支持向量机(SVM)对仿真数据集进行拟合,得到齿槽转矩和空载气隙磁密畸变率的拟合模型,最后应用多目标文化差分进化（MOCDE）算法进行优化。以一台48槽8极的PMSM为例进行仿真验证,分析结果表明基于SVM的模型准确可靠,结合MOCDE算法能有效优化齿槽转矩和气隙磁密畸变率。     

基于辅助槽偏移的单相永磁同步电动机齿槽转矩削弱

为削弱单相永磁同步电动机的齿槽转矩,提出一种辅助槽偏移的方法。根据齿槽转矩表达式定性分析了槽数对齿槽转矩的影响,以8槽6极内置式单相永磁同步电动机为例,建立该电动机的Maxwell 2D模型,给出开辅助槽和辅助槽偏移的方法,利用有限元法对不同辅助槽尺寸和偏移角度的齿槽转矩进行分析。仿真结果表明,合适的选择辅助槽尺寸和偏移角度对齿槽转矩的削弱具有显著的效果。为削弱单相永磁同步电动机的齿槽转矩提供了一定的参考依据。