稀土永磁同步电机的电枢电流分析

文章对比三相异步电动机的电枢电流轨迹图,通过分析稀土永磁同步电机的运行状态和矢量图,仿真了该电机的电枢电流轨迹图,得出电网电压波动对稀土永磁同步电机的带载能力和功率因数的影响,仿真结果在一台油田抽油用37kW的6极稀土永磁同步电机上得到验证。     

实心转子永磁同步电动机气隙长度与性能研究

采用有限元法计算了实心转子永磁同步电动机在不同的气隙长度条件下的气隙磁密、空载反电动势、功率因数、效率和起动转矩,在计算过程中考虑了定转子相对运动及定子斜槽等因素;22 kW实心转子永磁同步电动机的计算和实验结果表明,电机气隙长度对气隙磁密、空载反电势、功率因数、效率和起动转矩均有较大的影响.     

辅助磁障永磁同步电动机的电磁分析与参数优化

辅助磁障永磁同步电动机既具有永磁同步电动机高功率密度、高效率、高功率因数等优势,又兼具同步磁阻电机的宽调速范围、无高温退磁等优点,在调速驱动领域具有广阔的应用前景。在优化辅助磁障永磁同步电动机磁障形状、周边磁桥形状、磁障层数和永磁体占比的基础上,将其与“一”字型和“V”字型内置式永磁同步电动机进行对比分析,借助二维有限元仿真软件对三种结构的负载转矩、转矩脉动、损耗及效率等运行性能进行全面对比。以减小齿槽转矩有效值、减小空载反电势谐波含量和提高负载转矩有效值为目标对辅助磁障永磁同步电动机进行转子结构优化,对辅助磁障永磁同步电机的推广应用具有一定的参考价值。     

基于变极绕组的异步起动永磁同步电动机起动性能研究

异步起动永磁同步电动机(line-start permanent magnet synchronous motor,LSPMSM)因具有较高的效率、功率因数和转矩密度,因此在很多应用场合中远优于感应电机,但其应用又受限于较差的起动转矩和牵入同步能力。该文中设计了一种变极式异步起动永磁同步电机,其定子绕组采用新型的6/8变极绕组结构。通过对常规8极异步起动永磁同步电动机和变极异步起动永磁同步电动机工作原理的分析,以及利用二维有限元法比较分析起动过程中两电机的发电制动转矩、波动转矩、空载反电势及堵转转矩,其结果表明,6/8变极异步起动永磁同步电动机能够从根本上有效抑制发电制动转矩和波动转矩,显著提高了电机的起动能力。     

永磁直流力矩电动机极对数多少与转速关系分析

1 永磁直流力矩电动机极对数与转速关系 在电枢电压一定的情况下,永磁直流电动机的空载转速n0与反电势系数Ke成反比.也就是说,在额定电枢电压下,反电势系数Ke越高,永磁直流力矩电动机的转速越低;反电势系数Ke越低,转速越高.     

三相永磁同步电动机偏心转子结构瞬态分析

分析和研究了三相永磁同步电动机偏心转子结构的优点。运用Ansoft语言建立了仿真模型。以一台三相永磁同步电动机为例,仿真了偏心转子与整圆转子结构时的电机瞬态过程,并给出了空载反电势、齿槽转矩的瞬态曲线。通过仿真与理论相结合进行分析,得出三相永磁同步电动机采用偏心转子结构后,电机空载反电势及齿槽转矩变化的趋势。     

供电电压变化对永磁同步电动机性能的影响

为了给油田用永磁同步电动机可靠运行提供理论依据，通过分析起动和运行过程中各相关量的关系，研究供电电压的变化对永磁同步电动机性能的影响。研究结果表明，起动时电流和转矩随着供电电压增加而增大，但不易过大，以免对电网造成冲击和永磁体的不可逆去磁；稳定运行时，随着电压的变化，效率和功率因数为反V形曲线。     

基于滑模观测器的永磁同步电动机无传感器控制研究

针对永磁同步电动机无传感器控制,本文研究了适用于永磁同步电动机中高速运行的滑模观测器,该观测器采用饱和函数抑制抖振,可以准确地估计转子位置及转速.应用滑模观测器估算出a-β轴反电势,然后计算出转速及位置信号,与给定的转速信号比较,闭速度环,经过PI调节得到准确的电压参考信号.应用TMS320LF2407A数字信号处理器...     

一种新颖反凸极结构永磁同步电动机的设计与分析

针对具有凸极效应的常规永磁同步电动机的问题,即最大电磁转矩的功角大于90°,在负载运行时永磁体存在较大的退磁危险,提出一种具有反凸极效应的新结构永磁同步电动机,并分别对该永磁同步电动机和传统永磁同步电动机进行了有限元分析,得到了电机的气隙磁密波形和空载反电势波形,并进行了谐波分析,求出了交直轴电感特性和矩角特性曲线。与传统的永磁同步电动机相比,新结构电机不仅永磁体用量减少、气隙磁密波形更接近正弦波,而且具有反凸极特性,减小了电机退磁的危险;并且该电机的最大电磁转矩比传统结构电机提高3.33%,增强了电机的过载能力。     

新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机稳态性能分析

对于三相感应电动机的单相运行,学者们已经提出了多种实用的接线方式,比如Smith接法、SEMIHEX接法。然而,对于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,很少有合适的接法提出。将并联式接法应用于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,提出了一种新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机。分析了三相异步起动永磁同步电动机同步运行时以及起动瞬间的正序、负序阻抗,基于对称分量法,对该接法电机的对称运行条件进行分析,得出了电容的确定方法,并利用遗传算法对电容值进行优化。提出了该新型电机稳态性能的计算方法;设计了一台高功率因数和一台低功率因数三相异步起动永磁同步电动机作为样机,并分别将其改接为三绕组高效单相永磁同步电动机,进行实验研究。实验结果表明,低功率因数的异步起动永磁同步电动机更适合改接成新型三绕组并联式单相永磁同步电动机。由低功率因数三相永磁同步电动机改接成的单相异步起动永磁同步电动机在额定负载下运行时,具有与同容量三相永磁同步电动机相近的效率和更高的功率因数。     

Characteristics of a permanent magnet type bearingless motor

Super high-speed and high-power electric machines are required for turbomolecular pumps and spindle drives. High rotational speed and high power drives can be achieved with bearingless motors. In this paper, a bearingless motor with the principles of permanent magnet type synchronous motors is proposed. High power factor and high efficiency can be expected in permanent magnet type bearingless motors. The proposed bearingless motor is a 4 pole permanent magnet synchronous motor, in which additional 2-pole windings are wound together with 4-pole motor windings in stator slots. With currents of 2-pole windings, radial magnetic forces are produced to support a rotor shaft. Principles of radial force production of surface-mounted permanent magnet bearingless motors are analyzed mathematically. It was found that radial forces are efficiently produced by employing thin permanent magnets on the surface of rotor iron core. A test machine was built in order to measure inductance functions as well as relationships between voltages and currents     

PMSM断电-重投时的冲击电流研究

当原有机车牵引用的感应电机利用永磁同步电机代替时,由于永磁同步电机在经过分相绝缘子时永磁体的存在会产生高的反电动势使断电后重投瞬间出现不可控冲击电流。针对该问题在永磁同步电机三相瞬态数学模型的基础上,对其瞬态冲击电流产生原因进行了分析研究,该分析过程主要是建立在带谐波的PWM调制波的基础之上。根据分析结果,对重投时的控制条件和控制方法进行了探讨性研究,如对给定转速进行了一定的限制,对逆变器重投瞬间的电压幅值和相位进行了一定的控制,利用滑模控制的强鲁棒性和抗干扰性代替了PID控制。最后,设计了一种使重投瞬间冲击最小的滑模控制系统。经实验和仿真对比分析,验证了瞬态冲击产生机理分析的有效性及设计的控制系统在抑制断电-重投瞬间电流冲击强度的积极作用。     

无轴承永磁同步电机的转子磁场定向控制研究

无轴承永磁同步电机由于功率密度大、转矩脉动低等优良特性受到了高度重视。文中针对一类表面贴装式无轴承永磁同步电机，详细推导出径向悬浮力表达式，建立了准确的数学模型。针对电磁转矩和径向悬浮力之间耦合的特点，采用了基于转子磁场定向的控制策略来实现这类无轴承永磁同步电机的非线性解耦控制。实验证明了该控制算法的有效性。该控制算法对插入式转子结构和内装式转子结构的无轴承永磁同步电机的控制系统设计具有一定的借鉴作用。     

低速直驱外转子永磁同步电机的设计

永磁同步电机具有转矩密度高、功率因数高的特点,极对数的增加也不会降低功率因数,但齿槽转矩的存在,影响输出转矩的稳定性。本文设计了一台72槽60极400kW的直驱外转子永磁同步电机,利用ANSYS Maxwell建立的二维有限元仿真模型,分析空载反电势、齿槽转矩、气隙磁场、同步电感和负载转矩,验证了电机结构和参数的合理性。重点研究了齿槽转矩和转子损耗的优化,采用优化定子齿槽宽度和开辅助槽的方法,削弱齿槽转矩,采用转子磁极分块的方法,限制涡流通过路径,以降低转子损耗。仿真结果表明,所设计的电机能够满足性能指标,为电机的设计、齿槽转矩和转子损耗的优化提供了依据。     

长线路轻负荷永磁同步电机功率因数的现状及改进途径

以油田电网为实例,通过对现场运行的永磁电机的大批量测试发现,在供电线路很长的情况下,其功率因数可能显著降低,从而导致其不节能或者节能效果不好.主要原因是电压偏差较大导致与永磁电机的感应电势不匹配;对于轻载运行的永磁电机,即使电压偏差值仍然在国家标准允许的范围,功率因数也可能降低至异步电机的水平.提出采用电源电压自匹配稀土永磁电机及相关控制系统,可有效提高永磁电机对电源电压偏差的适应性,并提供了相应的技术方案.实测表明,在电压偏差7％且电机的负载率在20％的条件下,可使永磁电机的功率因数从约0.75提高到0.95以上.     

直驱式高效节能复式永磁电机的研发与应用

一种直驱复式三维永磁电动机,它充分利用了电机的三维空间,通过三个驱动单元合力输出力矩,从而使电机能够高功率密度输出和高效率运行。由该电机的输出端与抽油杆直接连接抽油,无需传统抽油机中庞大的游梁、驴头、连杆、齿轮减速箱及皮带轮等,其系统效率要比传统游梁式提高60%以上。对直驱式高效节能复式永磁电机的研发背景、意义,复式永磁电机的基本原理、结构形式及其在油田所产生的明显经济效益作一简单介绍。     

Temperature effects on torque production and efficiency of PMmotors using NdFeB magnets

Recent developments in high energy magnets have created widespread interest in the area of permanent magnet (PM) motors. The use of PM synchronous motors or brushless motors to replace conventional DC or induction type motors has not been as speedy as anticipated earlier. This paper deals with the temperature effects of PM motors using neodymium magnets on the torque production capability and on the efficiency of the motor. When PM motors are designed to operate in a wide temperature range, the reversible demagnetization of the neodymium magnets with temperature and the increase in winding resistance with temperature influence the maximum torque capability at rated speed and efficiency of the PM motor. The maximum torque at rated speed is limited due to the fixed DC link voltage of the inverter feeding the motor. In this paper, it is shown that over an operating range of -40°C to 150°C the maximum torque capability and efficiency of the motor can vary over a wide range. It is also shown that for certain designs, a near flat maximum torque versus temperature characteristic may be obtained. The major factors influencing these variations are identified. The discussion in this paper is concentrated on PM motors with a trapezoidal back EMF waveform. The idea could be extended to sinusoidal back EMF motors and to PM DC motors     

基于有源阻尼的大功率永磁牵引电机电流控制

相比于异步电机,永磁同步电机具有功率密度高、效率高、可轻量化等优点,在大功率牵引传动领域得到了越来越多的研究。由于牵引变流器中二次谐振回路的存在,永磁电机的电压和电流在特定的定子频率点会产生振荡,影响系统的稳定运行,而传统的永磁电机电流控制方法无法有效抑制此振荡。为此,提出了一种基于有源阻尼注入方法的新型电流控制策略,实现了大功率永磁牵引电机在宽转速范围内转矩的稳定发挥,半实物仿真和试验结果验证了此方法的可行性。     

内置式永磁同步电机不同转子拓扑结构对电机性能的影响分析

为了研究不同转子拓扑结构对8极48槽内置式永磁同步电机(IPMSM)的电磁性能和噪声性能的影响,分别建立了单层无隔磁桥、单层有隔磁桥、双层无隔磁桥以及双层有隔磁桥转子拓扑结构的内置式永磁同步电机的有限元模型。除转子拓扑结构以外,四种电机的定子拓扑结构、永磁体使用量等其它条件完全相同。首先,对电机电磁性能和噪声性能进行相关的理论分析。其次,建立四种电机的有限元模型,对四种电机的凸极率、输出转矩、转矩脉动以及空载反电势谐波畸变率等电磁性能进行比较分析,并对四种电机进行模态分析。最后,比较了四种电机的振动响应和噪声特性。结果表明,双层有隔磁桥转子结构的内置式永磁同步电机电磁性能最好,并且其噪声削弱效果也最好。     

永磁同步电机伺服系统电流环的研究

介绍了永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)矢量控制的原理和伺服系统的硬件结构.为构成高性能的伺服系统,设计了电流环调节器并选择合适的参数.针对电机电枢反电势使电机在高转速时出现电流环性能变差的问题,在PWM调制器中采用过调制技术,使得实际电流能准确快速跟踪给定电流.实验和仿真结果表明,电流环性能较好,经过补偿后的系统稳定.所采取的过调制技术能有效地抑制反电势的影响.改善并提高电流环的性能,为实现高性能永磁同步伺服系统奠定了基础.