低速永磁同步电机的齿槽转矩分析

齿槽转矩是引起低速永磁同步电机振动、噪声甚至影响其安全运行的主要因素.本文在分析齿槽转矩表达式的基础上,研究分析了削弱低速永磁同步电机齿槽转矩的几种不同设计措施,并以一台低速永磁同步电机样机为例,应用有限元法计算了几种不同设计措施对电机齿槽转矩的影响,进行了计算比较,从而为该种电机的设计提供了可以借鉴的理论依据.     

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。     

基于磁极分块与转子开槽削弱永磁电机齿槽转矩

为了提高6极72槽永磁直驱风力发电机的运行性能,提出了磁极分块与转子开槽相结合削弱齿槽转矩的方法。根据齿槽转矩的解析式和叠加原理,分析得出磁极分块和转子开辅助槽对削弱齿槽转矩的有效性。基于Maxwell有限元软件分别研究了永磁体的磁极分块、转子开槽对齿槽转矩的影响,给出了最佳的磁极分块数和磁极间隔以及转子辅助槽槽深和开槽位置。通过对比分析优化前后的电机仿真结果可知,该方法使电机的齿槽转矩得到了显著的削弱,同时电机的其他性能符合技术要求。     

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。     

基于辅助槽的切向永磁电机齿槽转矩削弱方法

为削弱永磁同步电机齿槽转矩,提高电机性能,采用了开设转子内部辅助槽的方法。通过能量法分析齿槽转矩的产生原理,探讨了转子内部辅助槽对电机齿槽转矩的影响;利用有限元软件建立8极36槽内置切向式永磁同步电机模型,并基于该模型对辅助槽的形状、各项参数进行分析,采用变步长搜索法得到最优参数,最终得到辅助槽的最佳设计方案。结果表明:在转子内部开设偏心圆形辅助槽,能够有效削弱齿槽转矩,使齿槽转矩峰值降低了57.2%;能够增加气隙磁密基波幅值,减少谐波分量,2、6、8次谐波幅值明显下降;电机感应电动势谐波含量减少,电机性能得到提升。     

永磁同步电机齿槽转矩的优化分析

基于有限元分析法,针对现有额定转速为80000 r/min的永磁同步电机,由于齿槽转矩是固有特性,在绕组不通电的情况下,计算了现有的高速永磁同步电机的电磁场分布情况及齿槽转矩的幅值;根据不同位置时电磁场磁密曲线的差异,分析了产生齿槽转矩的原因.接着针对通过改变电机永磁体的极弧系数和定子不同齿形、齿宽等相关参数,讨论不同...     

基于磁极分段优化的内置式永磁同步电机齿槽转矩削弱方法

内置式永磁同步电机的齿槽转矩会带来转矩脉动、电机控制精度变差、振动与噪声等一系列的问题,因此采取有效的削弱齿槽转矩措施至关重要。采用解析计算分析了永磁体径向分段对齿槽转矩的影响,在此基础上提出了一种改进的永磁体分段方法,从而有效地减少永磁体分段后对电机的反电动势和输出平均转矩等性能的影响。此外,基于改进的永磁体非均匀分段方法,还提出了一种永磁体不等厚非均匀分段来削弱齿槽转矩的新方法,并采用有限元法对永磁体均匀分段、非均匀分段和不等厚非均匀分段3种方法进行仿真验证和对比分析。仿真结果表明,采用永磁体不等厚非均匀分段方法的齿槽转矩削弱效果最佳。     

永磁电机齿槽转矩的测量

齿槽转矩引起的振动、噪声以及控制困难影响永磁电机的性能,其精确测量有助于永磁电机削弱齿槽转矩的优化设计.本文介绍了用扭矩传感器和通过测量电流电压来测量齿槽转矩的方法及其优缺点,提出了一种简单易行的用砝码来测量齿槽转矩的方法,并用该方法对8极30槽的永磁同步发电机样机进行测试,测试结果表明该方法可行.     

低速大转矩电机冷却系统数值计算

在低速大转矩电机系列设计中,考虑到机座的通用性和外形尺寸的规范性,采用了轴向水路的水冷机座结构。通过对电机冷却系统的流体场计算,得到了电机的散热情况,耦合温度场计算,得到了电机冷却水和机座的温升,并通过对机座的模态分析得到了电机的固有振动频率。     

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。     

直接驱动环形永磁力矩电机低速齿槽转矩脉动补偿研究

对于要求在低速下能够平稳运行的高精度直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统,它的定位精度主要受到以齿槽转矩为主的扰动力矩的影响。通过构建一个齿槽转矩观测器来动态补偿齿槽转矩,抑制了由于齿槽转矩引起的速度波动,从而减小了对电机低速性能的影响。仿真结果表明该方法有效提高了速度环的抗干扰能力和系统的低速精度。     

整数槽永磁同步电动机齿槽转矩的研究

在齿槽转矩产生原理的基础上,根据解析法推导与分析了不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩,并利用Ansys有限元分析软件对不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩进行对比分析与研究。结果表明,采用不同整数槽的永磁同步电机,其齿槽转矩的幅值以及对电机低速运行性能的影响不同。并提出针对不同整数槽采用不同抑制齿槽转矩的方法,进行了样机测试,该分析方法可避免整数槽电机产生较大齿槽转矩,对采用整数槽减小电机径向电磁力、降低永磁同步电机的振动和噪声具有实用意义。     

基于单一磁极宽度变化的内置式永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法

结合永磁电机极弧宽度组合和永磁体不对称放置的方法提出了一种仅改变隔磁磁桥削弱内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法。通过在永磁体槽和转子外表面之间增加隔磁磁桥,改变磁桥的形状和尺寸,使得内置式永磁同步电动机的一个磁极的极弧宽度变化,同时保持其余磁极宽度不变,且相邻磁极间的宽度相等,通过合理选择隔磁磁桥的形状和宽度,可以非常有效地削弱齿槽转矩。由于每极整数槽和非整数槽时,采用单一极弧宽度变化造成的影响不同,本文采用解析法分别对两种情况进行了研究,得到了磁极的两种极弧宽度和磁极间距大小与齿槽转矩的关系式,据此得到了磁极极弧宽度的确定方法。     

永磁式电机齿槽定位力矩分析

提出了区域函数和单极性边缘函数两个新概念,利用这两个函数定量分析了永磁式电机齿槽定位力矩,并提出了削弱齿槽效应的新方法,为永磁式电机的设计提供了理论依据     

低速大转矩永磁同步电动机设计

结合一台15kW抽油机用直驱式永磁同步电动机,研究了低速大转矩永磁同步电动机的一般设计方法和相关问题;为消除低速时的转矩脉动,采用了分数槽绕组、合理设计极弧系数、定子斜槽等措施;用Ansoft软件对气隙磁密波形、磁场分布、反电动势波形的仿真结果表明,这些措施可以有效消除气隙磁场的高次谐波,进而消除低速时的转矩脉动;实际...     

低速大力矩圆筒永磁直线电机齿槽力优化

首先用有限元分析来说明该文所研究的圆筒永磁直线电机推力波动主要是由齿槽力引起的。为削弱该电机的齿槽力,采用了一种基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法,推导出圆筒直线电机与结构参数有关的齿槽力表达式。在此基础上,研究了对定子极距所作的微小改变和极弧系数的优化选择对齿槽力的影响,提出了减少电机齿槽力的优化方案。利用有限元法对其验证,通过抽油机实际测试,证明文中提出的方法是正确有效的。     

临近空间环境下高功率密度电机组件设计及仿真

介绍了一种永磁同步电动机的设计及仿真,产品用于平流层飞艇螺旋桨驱动系统中.电动机采用了分数槽绕组降低齿槽转矩,转子采用嵌入式磁钢结构;减速器采用斜齿行星齿轮设计.同时采用电磁及热仿真设计,确保高功率密度电机组件在临近空间环境下的可靠运行.     

减小齿槽转矩的永磁电机结构优化设计

永磁电机在高性能控制系统中应用越来越广泛。然而由于永磁体与有槽铁心相互作用,产生齿槽转矩,引起振动和噪声。在永磁电机结构中,影响齿槽转矩大小的有多种因素,本文利用田口法对一台永磁电机的槽口宽、齿靴高度、充磁方式、极弧系数、永磁体厚度进行优化,得出一组减小齿槽转矩的优化方案。结果表明,通过田口法优化得到的电机结构方案与原方案相比,显著削弱了齿槽转矩。     

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.