电流时间谐波对转子带护套伺服永磁同步电动机温度场的影响

针对转子带护套伺服永磁同步电机运行过程中永磁体温升较高的问题,本文以一台2 000r/min、12.5kW的伺服永磁同步电动机为研究对象,对变频驱动时永磁电机的温升问题进行了研究.测试了样机额定负载下变频器供电时的相电流,通过傅里叶分解计算出电流各次谐波值.建立了永磁电机二维瞬态电磁场方程,计算出不同电流谐波在护套内产生的涡流损耗.并建立了三维温度场模型,对电机各部分的温度分布进行求解.经计算分析可知绕组内谐波次数位于控制电路载波比附近的电流时间谐波,将导致电机永磁体温升明显变大.将计算所得的电机温度分布与实测结果进行对比,验证了计算结果的正确性.     

遗传算法与有限元相结合的高速电机转子优化

针对高速永磁电机设计中转子强度的结构参数优化问题,采用有限元与遗传算法相结合的方法,以200 kW、40 000 r/min表贴式高速永磁电机为研究对象,建立关于护套厚度和过盈量的参数化有限元模型;在确定强度极限工况点的基础上,建立了以最小护套厚度为目标值的函数,以满足强度要求为约束条件的优化模型;在优化方法上,以遗传算法为主程序,调用参数化有限元程序计算得到的最大应力和接触力结果作为适应度评价函数.仿真结果表明,基于遗传算法与有限元相结合的优化方法不仅能够准确地得出满足强度要求的最小护套厚度和过盈量,而且相比响应面模型优化方法,在计算效率方面也具有一定的优越性.     

12相低速永磁同步电动机电磁设计与分析

多相永磁同步电动机能够在低电压供电场合实现大功率、低噪声和高可靠性驱动.介绍了额定转速120,r/min的3.5,MW低速永磁同步电动机设计过程,转子为表贴式结构,合理地选择相数和槽极数配合,定子采用192槽40极4,Y相移15°分数槽双层短距分布绕组,整个定子可以看作由4个48槽10极4,Y相移15°单元电机构成.所设计的多相永磁同步电机径向力波模数高,引起的电机壳体振动幅度小.分析了单元电机的永磁电动势、电枢反应磁动势和电磁转矩特点.对电机进行了电磁优化设计,给出了电机主要结构参数.分析结果表明:该电机的电磁脉动转矩小,能够获得较好的力能指标.     

新型高速永磁电机的场路耦合分析

通过分析高速永磁电机的特点与关键技术,并在此基础上进行了一台60 000 r/min,100 kW的高速永磁电机的定、转子结构设计,提出了一种新的既有利于降低转子表面电磁损耗又有利于电机通风散热的定子结构和一种可满足高速电机机械和电磁性能要求而且加工和充磁工艺简单的新型永磁转子结构.然后,利用场路耦合分析,计算了高速永磁电机的空、负载特性和电机内的电磁场,部分验证了这种特殊结构的永磁同步电机电磁设计的合理性.     

内嵌式变频永磁同步电动机设计及性能分析

采用有限元法分析了内嵌式变频永磁同步电动机转子永磁体各尺寸对电机气隙磁密和静动态特性及性能影响,研究了矩形和V形两种永磁体结构转子的永久磁极各尺寸选择依据和范围,利用分析结果分别设计了矩形和V形永磁体转子两种内嵌式永磁同步电动机。针对所设计的矩形永磁体转子内嵌式变频永磁同步电动机的交直轴电感参数和永磁体磁链值进行了有限元计算,对电机参数的实验测试结果证明了理论分析的正确性,分析结果为内嵌式变频永磁同步电机的设计和参数计算提供了理论依据。     

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.     

基于DSP的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统

讨论了一种采用DSP芯片TMS320LF2407实现无传感器永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的方案。文章简单介绍了永磁同步电机的数学模型和矢量控制的基本原理,给出了在无位置传感器的情况下电机转子位置信号的确定方法,讲述了采用id=0的对凸极式转子磁路结构的无传感器永磁同步电动机的控制方法,说明采用高速数字信号处理器易于实现复杂的矢量控制算法,可以有效的解决电机的强耦合特性。     

基于EKF的永磁同步电机的磁链在线监测

在永磁同步电动机中,永磁同步电动机的性能、效率和稳定性受到永磁体磁性的直接影响．为保证永磁同步电机的高鲁棒性,需要对永磁同步电动机中的永磁体信息进行实时在线监测．本文选择旋转坐标系下的定子电流和永磁体磁链为状态变量,建立一个能够实时提供准确永磁体磁链信息的EKF（扩展卡尔曼滤波器）系统．仿真结果验证了该算法的可用性并表明EKF滤波系统能准确地在线监测出磁链信息．     

带负载异步起动高速永磁同步电动机设计

针对纺织机械设计了一台可带额定负载异步起动的高速永磁同步电动机.利用有限元方法对电机进行了磁场分析,准确计算了空载漏磁系数和计算极弧系数,并与磁路计算相结合得出初步设计方案.着重研究了定子绕组参数、转子槽形、导条材料和永磁体尺寸等对电机起动转矩和牵入同步特性的影响.当所设计电机永磁体轴向长度比电机长度短5 mm时,平均...     

无轴承永磁同步电机转子悬浮原理与解耦控制

在介绍无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理基础上,分析和推导了径向悬浮力和径向悬浮力绕组中电流及永磁体等效电流之间的关系,采用转子磁场定向控制策略对无轴承永磁同步电机径向悬浮力进行解耦控制,并在电机不同负载情况下设计了数字控制系统.采用TMS320LF2407 DSP研制了数字控制控制系统硬件,并开发软件.实验结果表明,电机空载运行在3000 r/min时,转子径向位移振动幅值小于100μm,电机在0~3000 r/min时,能够实现转子快速稳定悬浮和运转.     

基于双重傅立叶变换的永磁转子涡流损耗分析

为了优化永磁转子结构,降低转子涡流损耗,分析了表面贴式高速永磁同步电机气隙磁场齿槽效应产生的转子涡流损耗.研究了表面贴式永磁同步电机转子永磁体磁化模式,建立了永磁同步电机转子涡流损耗数学模型,分析了永磁同步电机静态气隙磁场,提取气隙磁场样本数据.采用双重傅里叶变换,研究和比较了四极永磁同步电机永磁体在Halbach磁化和平行磁化时,由齿槽效应引起的气隙磁场时空谐波和对应的转子涡流损耗,并采用瞬态有限元法计算了空载时的转子涡流损耗.结果表明:永磁体采用Halbach磁化模式,能够有效降低气隙磁场高次谐波,转子涡流损耗约为平行磁化时的34%.     

永磁同步电动机 在矿用蓄电池电机车上的应用

永磁同步电动机有传统电机不具备的很多优点。本文分析了永磁同步电机的优点,设计了一款矿用永磁同步电机并应用于实际生产。     

饱和对埋入式永磁同步电机电感特性的影响

埋入式永磁同步电机转子磁路结构与普通同步电机有很大差别,电感参数用传统计算方法难以准确计算.分别采用传统方法和保存与运行点相对应的磁导率的方法(fixed permeability method,FPM),利用Ansoft软件对永磁同步电机进行二维有限元计算,得到了电机的永磁体磁链λ_m、d、q轴电枢反应电感参数.分析了采用不同计算方法产生差异的原因,研究了饱和对埋入式永磁同步电机永磁体磁链λ_m、d、q轴电枢反应电感特性以及磁桥宽度对电感特性的影响.总结出埋入式永磁同步电机电感参数的变化规律,为永磁同步电机设计和性能分析提供了理论依据.     

燃料电池车用超高速空压机永磁体结构强度研究

针对大功率燃料电池系统高速空压机转子永磁体离心拉应力破坏,采用解析法计算了额定转速时护套与永磁体间过盈量的大小及应力,采用有限元方法建立二维轴对称模型,计算了永磁体和护套内的应力分布,对比解析法与有限元方法的准确性.基于有限元法研究了温升和护套材料对永磁体应力的影响,结果表明,解析法和有限元法计算的各应力的相对误差不超过2.5％,而影响因素中转速和温升均会造成永磁体应力的显著提升,需要增大过盈量对转子永磁体保护.碳纤维护套相比合金护套可以至少降低42.1％的永磁体应力,且在高温工况下的效果更为显著.降低转速、增大装配过盈量以及改善转子冷却均能有效优化结构强度,而复合材料护套相比钢护套更适用于保护永磁体.     

分数槽Halbach永磁直线同步电机磁场解析计算

分数槽Halbach永磁直线同步电机(fractional-slot Halbach permanent magnet linear synchronous motor,FH-PMLSM)的次级永磁体采用Halbach阵列,初级绕组采用端部不重叠的集中绕组,与常规的分数槽永磁同步直线电机相比,具有推力密度大、损耗小等优点,适用于长行程、大推力驱动场合。文章在Halbach永磁阵列的电流密度等效基础上,对16极15槽FH-PMLSM建立分层解析模型,利用矢量磁位和边界条件推导出气隙区域、齿槽和永磁体区域磁场的解析公式,并结合分布式卡式系数分析FH-PMLSM励磁磁场的分布,进一步对不同气隙长度的FH-PMLSM的电磁推力进行计算。结果表明:解析计算与有限元计算的磁场结果基本吻合,验证了该解析方法的正确性,为分数槽Halbach永磁同步直线电机的工程分析和优化设计提供了依据。     

表贴式永磁电机阶梯形永磁体设计及特性分析

调速永磁同步电动机要求永磁体产生的气隙磁密波形呈正弦分布,以此产生正弦形的空载反电动势,为此文章设计出一阶梯形永磁体结构以产生近似正弦分布的气隙磁密波形;对一矩形周期函数和阶梯形周期函数分别进行傅里叶级数展开,得出在特定条件下阶梯形周期函数的各次谐波幅值比矩形周期函数小,鉴于此提出阶梯形永磁体结构;在磁场分析软件Magnet中,分别搭建了阶梯形调速永磁同步电机及瓦片形调速永磁同步电机的有限元分析模型并仿真,对仿真获取的气隙磁密做谐波分析,结果表明阶梯形永磁体产生的气隙磁密的各次谐波幅值明显小于瓦片形永磁体。     

新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机

针对现有的各种聚磁式横向磁场永磁电动机的定子结构较为复杂的问题,该文提出了一种新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机结构。其主要特点是转子永磁体磁极采用三面墙式聚磁式结构,定子铁心由U形硅钢叠片构成,在提高了气隙磁密的同时简化了定子铁心的结构。利用三维电磁场有限元数值计算对该种电机的磁场进行了分析,并根据磁场分布计算了该种电机的电磁参数。实验结果与计算结果吻合较好。新型横向磁场永磁推进电机在保证电机性能的基础上简化了定子铁心结构。     

电压不对称时永磁同步电动机的动态过程

文章探讨了永磁同步电动机输入电压不对称运行的动态过程.通过建立数学模型及实时仿真,获得定子电流、感应电动势、电磁转矩、角速度的实时变化曲线.结果表明,永磁同步电动机输入三相不对称电压时,其定子电流、感应电动势、电磁转矩、转速均发生振荡,这不仅使电机无法正常运行,而且可能导致电机的转子永磁体退磁.这一结果可以为改进永磁同步电动机的控制提供有力依据.     

轴向磁场无铁心永磁无刷直流电动机设计

为了提高轴向磁场无铁心永磁无刷直流电动机设计的准确性,提出了利用电磁场有限元软件与磁路法相结合的方法设计该电机.结合轴向磁场无铁心永磁无刷直流电机的电磁结构特点,首先利用磁路法推导了该电机的尺寸设计方程,分析了电机设计中的各种损耗,并根据流程图编制了设计程序,对额定功率为40 W的小型电机提出了设计方案.利用三维有限元分析软件对设计方案中的关键参数(永磁体厚度、极对数与极弧系数)进行了仿真与分析.结果表明:当永磁体厚度为6 mm,永磁体极对数为4时,电机气隙磁密相对最大且磁密增长率较快;当极弧系数为0.7时,感应电动势基波幅值最大.最后设计了样机,利用三维有限元分析方法验证了样机设计的有效性.     

车用电机定子铁芯损耗的分析与计算

定子铁芯损耗是车用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的主要损耗之一,对其深入分析与计算,可为电机的效率提升和散热优化指明方向。文章运用Ansoft Maxwell软件对工作在25kW、3 000r/min和25kW、7 200r/min 2种工况下的电机进行了电磁场仿真,比较分析了与定子铁芯损耗关系密切的磁密变化。根据分析结果,提出了一种考虑旋转磁化、局部磁滞回线和谐波涡流的损耗计算模型,并用该模型计算了2种工况下的定子铁芯总损耗。对工作在相应工况下的电机进行试验,结果表明计算值与试验值相比误差均在8%之内。