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。     

旋转电机电磁转矩的数值计算方法

本文提出直接利用电机电磁场数值解,计算旋转电机的电磁转矩,不需要求出电机的电磁参数或求解等值电路。文中利用本法计算了同步电动机的异步启动转矩特性。     

用坡印亭矢量统一推导交流和直流电机的电磁转矩公式

本文运用坡印亭矢量,推导了电机电磁转矩的一般公式,并进一步统一导出了交流电机和直流电机电磁转矩的常用计算公式。     

基于有限元模型的开关磁阻电机转子静态偏心对电磁转矩影响研究

分析了SR电机运行原理和转子静态偏心模型,建立了SR电机的相电流、旋转角度与电磁转矩之间的数学模型。借助有限元建模软件,通过数学模型之间的参数关系设定SR电机的初始值。通过在SR电机转子静态偏心的不同条件下,采集电磁转矩输出误差,得出了轴心偏离值变大的同时输出电磁转矩偏差变大,电机运行呈现不规律性,任由其继续发展会导致严重故障的结果。     

用坡印亭矢量统一推导交流和直流电机的电磁转矩公式

本运用坡印亭矢量，推导了电机磁转矩的一般公式，并进一步统一导出了交流电机和直流电机电磁转矩的常用计算公式。     

无轴承异步电机的定子磁场定向解耦控制

集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电机是一个非常复杂的非线性系统,电磁转矩与径向悬浮力的非线性解耦是实现电机稳定悬浮运行的基础.为了降低控制系统对电机参数的依赖程度,本文采用定子磁场定向控制,同时为了克服此方法在低速时的不足,应用U-I法和I-ω法相结合观测定子磁通和气隙磁通,在matlab/simulink中构造了定子磁场定向控制的无轴承异步电机矢量控制系统.仿真结果表明:实现了电磁转矩与径向悬浮力之间的解耦,验证了此方法的有效性.     

具有螺旋运动的铁磁体实芯转子异步电动机的磁场分析

本文运用解析法对具有螺旋运动的铁磁体实芯转子异步电机的磁场和电磁力进行了分析。转子作螺旋运动时,与旋转运动电机比较,电机的电磁转矩和功率因数有所降低。当轴向运动分量V_z与旋转运动分量V_x相比不大时,工程上可近似按一般旋转电机计算,然后予以适当修正。     

轴向磁通电机中Halbach阵列永磁体的解析优化方法

为了进一步增大采用软磁复合材料铁心的轴向磁通永磁电机的电磁转矩,针对其不等宽的两段式Halbach阵列永磁体进行解析优化,利用无槽2D等效模型和有槽气隙相对磁导率解析了气隙磁场和电磁性能;进而基于电磁转矩的导数和复化求积公式推导了使电磁转矩最大化的Halbach阵列最优轴向充磁系数的表达式;采用轴向磁通永磁电机的3D有限元方法分析验证了气隙磁场、反电动势、电磁转矩以及Halbach阵列最优轴向充磁系数的解析解的准确性。Halbach阵列解析优化的结果表明:当轴向充磁系数为0.82时,轴向磁通永磁电机的电磁转矩达到最大;最优轴向充磁系数取决于极对数、永磁体厚度、电机径向尺寸和气隙宽度等;当极对数为5时,最优轴向充磁系数会随着永磁体厚度的增加而减小,而电机径向尺寸的增加会导致最优轴向充磁系数的增大;气隙宽度对最优轴向充磁系数的影响较小,基本可以忽略。     

旋转电机电磁力矩的磁场(极)观点

前言 旋转电机的电磁力矩,在本质上可以认为均属于载流道体或线圈在由这些导体或线圈建立的磁场中所受的机械力,这种力称为电磁力或电动应力,由这种力所产生的力矩称为电磁力矩。因此,完全有可能应用这统一的观点和方法来研究旋转电机电磁力矩的性质和计算方法。 一般电力机械教科书关于电磁力矩部分的处理甚少贯彻这一场的观点。 本文是一篇读书报告。作者意图通过这篇报告的整理,引起本学科大学教本的撰写者或教学工作者考虑采用这种观点方法贯穿于旋转电机电磁力矩的讲述中。     

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.     

异步电机启动过程中的电磁转矩振荡研究

电机启动过程时,电磁转矩将发生振荡,电磁转矩振荡将对电机的机械和电气性能产生影响。讨论了电机启动过程中引起电磁振荡的原因,分析了影响电磁转矩振荡幅值和频率的因素,并建立了基于dq0坐标变换的simulink异步电机模型,对电磁转矩振荡的过程进行仿真。     

低同步串级调速感应电动机数学模型和稳态谐波转矩分析

本文对低同步串级调速系统中感应电动机数学模型和稳态谐波转矩进行了分析研究,根据双轴理论和串调系统的特点,建立了在不同旋转坐标系中的电机在串调下的数学模型以及计算串调系统电机稳态谐波转矩的公式,由此可以计算出指定谐波电流所产生的稳态转矩值。     

SR电机结构对于其性能影响的研究

本文利用ANSYS软件,采用有限元法对开关磁阻电机的电磁场进行分析,计算了气隙的磁通密度、径向力及转矩等电磁量,建立了四个典型位置下的磁化曲线。在此基础上,研究了定转子的轭厚、极弧的改变对于电机气隙的磁通密度、径向力及转矩的影响。本文的结论有助于SR电机的优化设计、减小径向力的幅值,从而达到降低振动和噪声的目的。     

基于前馈补偿器的无轴承同步磁阻电机解耦控制

建立了无轴承同步磁阻电机径向悬浮力及转矩部分的数学模型,其电磁转矩和径向悬浮力之间以及径向悬浮力自身在两轴方向上存在相互耦合.针对无轴承同步磁阻电机的强耦合、非线性特性,采用磁场定向控制难以直接进行解耦控制,采用基于前馈补偿器的解耦控制策略,成功解除了上述变量间的耦合关系.采用前馈补偿解耦得到的控制系统结构简单,实现方便.仿真研究表明,该解耦方法可实现无轴承同步磁阻电机稳定悬浮运行,能实现上述变量间的完全动态解耦,同时电机具有较好的转矩和调速性能.     

电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测方法

提出了基于齿轮传动特征和力传感原理的电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测新方法,旨在为分布式驱动电动汽车轮边电机的控制提供实时、精确的输出转矩反馈信息.阐明了布置于轮边齿轮减速器轴承端部的偏心套式转矩检测机构的工作原理,根据齿轮机构传力分析,导出轮边电机转矩检测公式;通过仿真分析、样机试制和试验测试,验证所述转矩检测方法的可行性和检测精度的准确性.该转矩检测方法有利于电动汽车驱动电机的高效控制,改善电动汽车的能源利用率和行驶性能.     

改善无刷直流电机电磁转矩脉动的数字控制方法

为改善方波电机电磁转矩脉动,针对方波电机调速系统换向过程中由续流二极管和电感引起的电磁转矩脉动进行了分析研究,提出了利用电流变化率加快换向过渡过程改善方波电机电磁转矩脉动的数字控制方法,最后作了仿真和试验,取得较满意的效果,并证明了该方法的可行性。     

改善无刷直流电机电磁转矩脉动的

为改善方波电机电磁转矩脉动。针对方波电机调速系统换向过程中由续流二极管和电感引起的电磁转矩脉动进行了分析研究,提出了利用电流变化率加快换向过渡过程改善方波电机电磁转矩脉动的数字控制方法。最后作了仿真和试验,取得较满意的效果,并证明了该方法的可行性。     

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.     

四足机器人电驱关节用轴向磁通永磁电机设计

针对现有四足机器人电驱关节用径向磁通永磁电机存在轴向尺寸长、转矩密度低的缺陷,基于电驱关节对电机的性能指标要求,提出了一种采用双定子单转子结构的轴向磁通永磁同步电机电磁设计方案。采用Maxwell软件建立了电机的三维有限元模型,进行了电磁仿真分析。仿真结果表明：轴向磁通永磁电机额定功率为260 W,额定输出转矩为2.53 N·m,电机效率为85.36%;峰值功率为630 W,峰值转矩为7.52 N·m,仿真结果满足电机性能指标要求。对轴向磁通永磁电机与径向磁通永磁电机在相同工况下的转矩进行分析,轴向磁通永磁电机输出转矩高于径向磁通永磁电机。该轴向磁通永磁电机电磁方案为四足机器人电驱关节用电机的高转矩密度、高功率密度设计提供了新的思路。     

一种抑制无刷直流电机转矩脉动的调制方法

针对无刷直流电机存在较严重的转矩脉动问题,提出在换相区采用三相绕组共同调制方法来减小换相转矩脉动;在导通区,采用滞环比较原理实现对电机转矩、磁链的跟踪控制,从而消除非换相转矩脉动。在电机转矩与输入能量之间建立联系,按照单周期控制思想,使系统能够准确控制输入能量,进而准确控制电机转矩。仿真和实验结果表明,相比于传统的控制方法,采用转矩脉动抑制方法,在换相区和导通区内的电流和电磁转矩波形都更平稳。并且当电机转速变化时,采用传统控制方法得到的电流和电磁转矩会产生波动;而采用脉动抑制方法时,电机转速变化对绕组电流的影响不大,电机能够相对稳定地输出电磁转矩,验证了文中理论分析的正确性和有效性。