内置式Halbach永磁同步电机的参数敏感度分层优化设计

针对内置式永磁同步电机齿槽转矩和转矩脉动大引起的振动噪声问题,提出一种转子开辅助槽的内置式Halbach永磁同步电机结构。首先,计算电机电磁转矩、气隙磁密、齿槽转矩的解析函数,并建立电机仿真模型。其次,利用参数敏感度和中心复合设计响应面相结合的分析方法对电机结构参数进行分层优化,两层分别采用最大最小蚁群算法和参数扫描法寻优。最后,将优化后的结构与相同永磁体体积的普通V型、倒三角型和倒三角开槽型3种电机的电磁性能进行对比。结果表明：所提出的内置式Halbach开槽型永磁同步电机在不损失电磁转矩的基础上,大幅度降低了齿槽转矩,抑制了转矩脉动,改善了气隙磁密和反电势波形的正弦度,有效提升了电机的电磁性能。     

中心部分分段Halbach永磁同步轮毂电机解析计算与优化设计

针对永磁同步轮毂电机转矩脉动和涡流损耗大的问题，提出一种主磁极中心部分分段结构。采用Halbach充磁方式，永磁体主磁极中心部分分段，边界磁极与主磁极不等宽不等厚。首先，在二维极坐标系下构建解析模型，采用精确子域模型法，对解析模型在空载、电流源激励及负载下的气隙磁密和转矩进行计算。其次，建立10极12槽永磁同步电机模型并对其进行有限元仿真验证，提出一种分级优化方法，对电机结构参数进行优化，从而达到降低永磁同步电机气隙磁密谐波畸变率、转矩脉动及涡流损耗的目的。最后，与相关8种磁极结构永磁同步电机模型的各项电磁性能展开对比。结果表明：分级多变量多目标优化算法提高了优化效率与精度；十字型主磁极中心部分分段Halbach永磁同步电机可以显著减小涡流损耗，有利于牵引电机过载运行；H型主磁极中心部分分段Halbach永磁同步电机可以显著降低转矩脉动，提高电磁转矩和机车稳定运行能力。     

基于ANSOFT的永磁同步伺服电机齿槽转矩分析

齿槽转矩是永磁电机的固有属性,引起电机的转矩波动,产生振动和噪声.为减小齿槽转矩,提高永磁伺服电机的控制精度,在研究永磁电机齿槽转矩产生机理的基础上,根据永磁电机齿槽转矩的解析式,研究定子齿部开辅助槽和转子磁极偏移对永磁电机齿槽转矩的影响;利用有限元软件ANSOFT,建立36槽8极永磁伺服电机的有限元分析模型,计算不同尺寸辅助槽和磁极偏心距离时的齿槽转矩,分析辅助槽尺寸和磁极偏心距离对齿槽转矩的影响.研究结果表明,合理的辅助槽尺寸和磁极偏心距离可有效削弱永磁伺服电机的齿槽转矩.     

永磁同步电动机内置V型转子结构优化

分析了永磁体张角变化对气隙磁密、感应电动势及转矩波动的影响,并利用Maxwell仿真软件进行分析,结果表明,合理设计永磁同步电动机内置V型永磁体张角可提高电机效率,减小转矩脉动.对永磁同步电机结构设计具有一定的指导意义.     

一种减少永磁同步电机转矩脉动方法

对内埋式永磁同步电机直接转矩控制系统特性进行了深入研究.针对内埋式永磁同步电机直接转矩控制存在较大脉动转矩的缺点,提出了一种新的永磁同步电机直接转矩控制策略.以减小转矩脉动为目标引入模糊逻辑思想,将磁链偏差和磁链偏差的变化率进行了合理的模糊分级,模糊调节选择电压矢量和反电压矢量作用时间.这种方法可以保持恒定的开关频率并有效地减小转矩脉动.为了获得高性能的无速度传感器内埋式永磁同步电机控制系统,设计了一种无速度传感器方案.最后,通过仿真验证了所提控制策略的有效性.     

转子磁极分段移位斜极对永磁同步电机转矩的影响

为了降低齿槽转矩和转矩脉动对电机性能的影响,采用电机转子磁极分段移位斜极方法达到减振降噪、提高永磁同步电机性能的目的.基于此方法对电机的齿槽转矩进行理论计算,并利用有限元法在Maxwell中建立8极48槽内置式永磁同步电机模型,分析转子磁极分段移位斜极方法对齿槽转矩和转矩脉动的影响.研究结果表明:齿槽转矩中除了次数为转子磁极分段数及其倍数次的谐波外,其余谐波基本得到消除,并且随着转子磁极分段增加,齿槽转矩峰值逐渐降低,尤其在磁极分三段时,齿槽转矩峰值下降5.22 N·m,对齿槽转矩的削弱效果最为明显;负载转矩和转矩脉动随着转子磁极分段数的增加逐渐降低,转子磁极分两段时降低幅度较为明显,与转子磁极不分段相比下降60%,并且随着转子磁极分段数增加,转矩脉动趋于平稳.     

轴向磁通无铁心永磁同步电机性能分析

介绍了一种轴向磁通盘式无铁心永磁同步电机及基本运行原理,根据基本理论对采用分布式集中绕组电机的电磁转矩进行了计算.基于电机的三维有限元模型主要针对电机的三维磁场分布、电磁转矩特性进行了研究,并与传统的有铁心永磁同步电机进行了详细的对比分析,总结了此类电机参数和转矩特性的一些特点.最后通过实验对本文的仿真结果进行了论证,证明了仿真方法的有效性.     

基于空间矢量调制的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制

提出一种基于空间矢量调制的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制策略,并将能实现电机转速辨识的模型参考自适应方法应用于控制中,利用Matlab／Simulink对控制系统进行了仿真研究,同时对该永磁同步电机进行SVM—DTC方法的实验．仿真和实验结果表明,该策略具有良好的稳态和动态性能,能快速动态响应,有效减小转矩和电流的脉动,提高系统的控制性能．     

表贴式永磁同步电机解析建模与极槽配合选取

合理选取极槽配合是电机设计的关键环节,为解决传统有限元技术重复建模带来的耗时和资源占用等问题,建立了永磁同步电机解析模型,来分析不同极槽配合对电机性能的影响.在二维极坐标系,将电机划分成永磁体、气隙、电枢槽和槽开口四类子域,并构建了各子域的拉普拉斯方程或泊松方程,利用分离变量法结合边界条件对各子域进行解析计算,完成电机解析模型的搭建.借助有限元结果验证了该解析模型的正确性,并采用该解析模型研究了不同极槽配合对电机性能的影响.通过对比发现,60槽8极电机的齿槽转矩远小于其他几种,转矩输出特性更好;分数槽配合的负载径向气隙磁密正弦性比整数槽更好,能有效地降低转矩脉动;在一定范围内,多槽结构有利于提升电机的转矩特性.     

基于直接转矩控制的永磁同步电机扰动抑制的研究

采用直接转矩控制方法,研究了永磁同步电机的扰动抑制问题.首先,采用改变转矩角控制电磁转矩,进而改变定子磁链以达到控制电机的方法;其次,结合传统PID控制方法设计了速度环反馈的PI调节器模块;然后利用电机转速与转矩的对应关系设计了直接转矩控制,实现了对永磁同步电机的转矩的直接调节.最后,仿真结果表明:基于直接转矩的永磁同步电机控制系统具有较强的鲁棒性和较好的扰动抑制性能.     

开关磁阻电机定子两侧极靴和转子两侧开槽的优化

针对开关磁阻电机表现出较高的转矩脉动和较大的振动幅度,本文提出一种改进的开关磁阻电机结构,即在定子齿两侧添加极靴和转子极两侧开槽。在定子齿两侧添加极靴,提高电机的最小电感,来增大换相区间的最小转矩,以降低电机的转矩脉动;在转子两侧开槽,改变气隙磁密的方向,增大气隙磁密的切向分量的同时减小气隙磁密的径向分量,来减小径向力的波高,进而减小电机的振动。对于极靴参数和开槽参数最优值的确定,本文通过改进的NSGA-Ⅱ算法将控制参数(开通角和关断角)与结构参数(极靴参数和开槽参数)进行协同优化。通过仿真和实验证明,优化后的电机模型相较于初始模型,电机的平均转矩得到提高、转矩脉动得到降低,且电机的振动得到了减小。     

开关磁阻电机结构优化设计及其三维图解法

开关磁阻电机具有结构简单、工作可靠、成本低、输出扭矩大等优点,但也存在转矩脉动大的不足,限制了它的应用范围.为抑制其转矩脉动,提出一种新型定子结构,在定子磁极端部两侧加入一个楔形角,减小气隙在定转子开始重合时的突变,降低了气隙磁场能量骤变,进而减小转矩脉动.首先分析了该特殊楔形结构各参数对平均转矩及转矩脉动的影响.在此...     

电动车用永磁同步电机转子偏心对电磁力影响分析

针对电动车用永磁同步电机转子偏心问题,对偏心对电磁力的影响进行研究.通过解析法和有限元法建立电机偏心电磁力以及不平衡磁拉力模型,分析静动态偏心对电磁力的影响,得出静动态偏心会增加±1阶电磁力成分,并分别产生0Hz和f/p的不平衡磁拉力,且不平衡磁拉力成分随偏心率呈线性变化.这就为分析电动车用电机的振动和噪声激励源奠定了基础.     

基于滑模变结构的PMSM的直接转矩控制

分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制(SVM-DTC)系统.利用两个PI控制器分别调节磁链和转矩实现对电机空间矢量中转矩和磁链2分量的解耦,同时,采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估算方法观测定子磁链,并设计滑模变结构无速度传感器来估算转子位置.仿真与实验结果表明,所提出的方法能有效地估算定子磁链与转速,减小电磁转矩和定子磁链脉动,从而使系统具有很好的动、静性能.     

新型同步开关磁阻电机性能分析与结构优化

为解决同步磁阻电机转子结构复杂、机械强度差、难以应用于高速领域的缺点,提出了一种新型同步开关磁阻电机（synchronous switched reluctance motor,SSRM）. 该电机结合了开关磁阻电机与同步磁阻电机的优势,电机转子冲片制作工艺简单、可靠性强、适用于高速领域,电机的凸极率高,转矩输出能力强. 在对新型SSRM电磁设计的基础上利用正交法对该电机参数进行优化,选取转矩均值、转矩脉动以及电机效率作为优化性能指标. 通过有限元仿真和实验验证了优化后的SSRM具有转矩脉动低、效率高的特性.      

基于神经网络的永磁同步电动机转矩脉动补偿

永磁同步电动机的转矩波动补偿多采用转矩估计方法，但在不同电机运行点和电机参数不断变化的情况下，准确估计瞬时转矩非常困难．因此提出了采用径向基函数神经网络作为转矩波动补偿器的永磁同步电动机伺服控制方法．利用神经网络在线逼近非线性因素和外部干扰，对转矩波动进行补偿，然后根据反步控制方法得到神经网络权值调整规则和控制器输出．采用数字信号处理（DSP）进行了实验研究，结合神经网络和Backstepping的优点实现永磁同步电动机的转矩波动补偿．仿真和实验结果证明，采用上述方法可以实现不同转矩脉动的补偿。     

轮毂电机气隙偏心下不平衡电磁力与转子系统振动特性分析

相对于传统电机,轮毂电机在电动车行驶过程中,由于路面激励等外界因素的作用,定转子之间会更容易产生偏心,造成轮毂电机气隙不均匀而产生不平衡磁拉力,影响轮毂电机的运行。以一种表贴式永磁同步轮毂电机为研究对象,建立等效的转子动力学模型。通过解析计算和Maxwell Ansoft软件分析了气隙偏心下轮毂电机电磁力的变化情况,并将不平衡电磁力带入等效转子系统运动方程,运用隐式Newmark积分法对转子系统在不平衡电磁力、质量偏心和初始误差偏心影响下的动力响应进行计算。结果表明:气隙偏心会产生特定频率的不平衡磁拉力,增大质量偏心会减轻不平衡磁拉力对转子系统的影响,并且初始位置误差偏心会使转子轴心朝偏心方向偏移,并会与重力相互作用。研究结果可为分析电动车用轮毂电机定转子的振动和后续的控制奠定基础。     

基于田口迭代法的高速永磁同步电机电磁优化设计

为优化高速永磁同步电机在额定工况下运行的性能,本文以电机的额定转矩、转矩脉动、定子铁芯损耗和磁密幅值作为待优化性能,采用改进的田口迭代优化算法研究定子外径、气隙长度、磁钢外径、轴向长度和定子槽深对上述性能的影响．通过建立正交试验矩阵,利用ANSYS电磁仿真软件仿真计算出各参数组合下的电机性能,在确保反电势线电压和额定转矩性能在限制范围内,优先选择定子铁芯损耗最低和磁密幅值最小的参数组合．仿真计算显示,用改进的田口法迭代优化后的性能较原始相比,均有较大的提升．其中,额定转矩性能降低了5.2%,转矩脉动减小49.3%,定子铁芯损耗降低了35.5%,磁密幅值降低了13.1%,电机整体性能得到优化．同时与传统全参数正交优化方法相比,该设计减少了仿真的次数,提高了优化设计效率,具有一定的实用性．