转子结构对轴向磁场磁通切换永磁电机性能的影响

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不同转子结构对永磁交流伺服电机弱磁特性影响

不同转子结构对永磁交流伺服电机弱磁特性影响

不同转子结构对永磁交流伺服电机弱磁特性影响莫为;汪梅;莫会成【摘要】该文探究了表贴式与内置式两种典型的永磁转子结构对永磁交流伺服电机的弱磁特性影响,推导了电压极限曲线中心位置在电流极限圆内、外电机输出最大机械与功率特性的变化规律.研究对象以弱磁基速点为分界点,在该点以下功率以直线规律上升且均能恒转矩运行;在该点以上,表贴式与内置式结构电机转矩分别呈下降趋势与先上升至最大点后再下降的趋势.电压极限曲线中心位置处于电流极限圆内与圆外时,功率继续上升至最大点之后分别呈最大恒功率运行状态和快速下降趋势,并证明弱磁运行最大输出功率大于传统的弱磁运行恒功率值.该文的分析推导与实验结果相一致,为永磁交流伺服电机弱磁运行时的特性分析提供了较为详实的理论基础.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2018(033)0z1【总页数】10页(P89-98)【关键词】永磁交流伺服电机;弱磁控制;机械特性;功率特性【作者】莫为;汪梅;莫会成【作者单位】西安微电机研究所西安 710077;西安科技大学电气与控制工程学院西安 710054;陕西科技控股集团西安710077【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁交流伺服电动机具有体积小、效率高、可靠性强及很高的转矩惯量比等优异特性,被广泛用于新能源电动汽车与工业驱动领域[1]。

为了达到更高的转速与效率,多采用弱磁控制策略。

弱磁控制不仅能解决母线电压受限制及电机旋转转速高于额定转速的矛盾,同时,又能保证电机低速时的各项性能指标[2]。

国内、外诸多学者与研究机构已开展了大量关于转子结构对永磁交流伺服电机弱磁特性影响的研究。

S. Morimoto教授最早奠定了永磁交流伺服电机弱磁的基本理论,给出了基本弱磁轨迹,区分了电机工作区域,并优化了轨迹公式。

美国国家橡树岭实验室与日本电机工程实验室分别提出了无刷混合励磁与多层永磁体结构励磁的理论与设计方案,总体上提升了弱磁扩速范围,改善了电机弱磁运行时电流过大的去磁影响,提高了电机弱磁运行效率。

电机结构参数对永磁起动电机性能的影响.docx

电机结构参数对永磁起动电机性能的影响.docx
3.4.2
分别取磁钢厚度Tp=6.2mm、7.0mm、7.8mm、8.6mm、9.4mm来研究磁钢厚度对电机性能的影响。通过Ansoft Maxwell二维有限元模型仿真计算,得出在转速n分别为3000转/分钟和15000转/分钟时的输出特性分别如表3-4和3-5所示。
从表3-4可以看出,在电机转速比较低时,随着磁钢厚度的增加,气隙平均磁密,电机输出转矩以及输出功率均呈现先增大,后减小的趋势,而电枢电流却随之先减小,后增大。这是因为随着磁钢厚度的增加,在其极弧系数和长度不变的情况下增加了磁能积,导致气隙平均磁密的增加,从而导致电机的输出转矩和输出功率呈现增大的趋势,而电枢电流呈现减小的趋势。然而,由于永磁体的磁导率与空气相近,增加永磁体的厚度,也相应的增加了电机内部的磁路长度,从而增加了磁阻,所以在磁钢厚度增加到一定数值之后,因为磁能积的增加而增加的那部分气隙磁通小于由于磁阻的增加而减小的那部分气隙磁通,所以,当永磁体的厚度增加到一定范围之后,气隙平均磁通密度会随之减小,又因为此时转速比较低,电枢电流比较大,辅助极的助磁作用比较强,磁路的饱和现象比较严重,所以这种变化趋势更明显。

建立精确的有限元模型,是项目后期分析电机电磁参数对电机性能的影响,以及对电极结构进行优化的基础。由于电机的性能主要通过电机的输出特性曲线反映出来,所以通过有限元模型计算出来的输出特性曲线和样机实验测得的输出特性曲线的对比,是检验电机的有限元模型是否精确的最有效方法。本章首先利用ANSOFT的二次开发能力,实现MATLAB-ANSOFT的联合仿真,并通过联合仿真绘制出有限元模型的输出特性曲线,通过与样机实验测得的输出特性曲线的对比来验证有限元模型的精确性,最后分析电机电磁参数对电机性能的影响。
针对起动电机而言,起动转速大,空载转速高是设计时追求的目标。综合上述分析,在转速比较高时,一味的增加永磁体的厚度并不能改善电机的输出性能,而是存在一个最优的永磁体厚度使电机的输出性能达到最佳,并且在电机轻载时,增加永磁体的厚度却使电机的输出转矩和输出功率降低,从而降低了电机的空载转速,对电机的设计不利。所以在根据用户要求设计电机时要综合考虑负载和空载时电机的输出特性,适当增大磁钢厚度虽然可以增大电机的过载能力,但是会使空载时的性能下降,同时也会增加铁耗。在满足设计要求的前提下,适当减小磁钢后度还可以提高电机的性价比[41,42]。

分析永磁伺服电机转子偏心对于电机性能的影响

分析永磁伺服电机转子偏心对于电机性能的影响

分析永磁伺服电机转子偏心对于电机性能的影响摘要:在一般的情况下,电机偏心通常分为静态偏心与动态偏心。

由于定子或者转子安装不正确等产生静态偏心,而动态偏心是由转子轴弯曲等产生的动态偏心,因为气隙的分布不均,永磁体作用在气隙的磁动势能不同、整个气隙圆周周长是气隙磁导变化的周期,所以肯定会影响气隙磁密的大小以及气隙内部的谐波磁场,这样不但会导致磁场转矩的变化,还会影响电机性能的损耗。

下面的文章简述了永磁伺服电机转子偏心与对于电机性能的影响关键词:动态偏心与静态偏心;有限元计算;永磁伺服电机引言:在近代工业生产中,永磁伺服电机拥有着高效、高功率等特点,但由于在实际的生产过程当中,装配与价格工艺的局限性,导致了转子的轴线不能够完全进行重合与气隙分布不均等问题的发生,因此带来了噪声、转子损耗、转矩脉动的不良影响。

1永磁伺服分析模型建立1.1永磁伺服电机的结构以下文章将以卷烟自动化设备永磁伺服电机为例,着重对于电机偏心给电机性能产生的影响进行有效的分析。

卷烟自动化设备永磁伺服电机表面是采取贴磁的结构形式,通常在转子永磁机外边界往往采取护套进行固定,是转子表面贴磁的必要做法,一般会使用不锈钢与碳纤维的材质作为护套材料。

因为不锈钢在在导热性能与机械强度方面具有良好的优势,以下本文将阐述永磁体采取使用不锈钢作为护套的结构。

除此之外,为了很好的减少转子涡流损耗,有效的降低电机气隙内的谐波分量,使用电机定子要采用双层短距绕组。

1.2关于永磁伺服电机的有限元计算依据永磁伺服电机的机构来说,进一步构建了电机二维电磁场,为更好的使电磁场进行有限元的计算,可以做如下的假设:1;因为铁心较为细长,所以电机内部的电磁场沿轴变化较小,与此同时对于电机端部漏磁进行忽略,利用二维瞬态场分析,向量磁位Z轴的分量是零;2;各向同性的材料;3;因材料的磁导率均匀并且不计磁导率随温度进行变化;4;忽视位移电流造成的影响。

依据电磁场理论在上面的假设条件下,使用向量磁位A,对于电机的瞬态电磁场进行描述,并给予对应的边界条件,便能够得到电机二位瞬态电磁场边值方程式:2转子偏心对于磁场造成的影响大多数的学者对永磁电机的与分析都是在于定转子轴线重合状态下进行研究的,电机的其中气隙也是均匀分布的,如果永磁伺服电机转子偏心时,不管是电机出现动态或静态偏心,都会造成电机气隙的长度进行改变,让电机内部气隙分布不均。

锥形转子永磁电机的结构对性能参数的影响

锥形转子永磁电机的结构对性能参数的影响

锥形转子永磁电机的结构对性能参数的影响刘伟亮;柴凤;裴宇龙;程树康;陈清泉【摘要】锥形转子永磁电机具有与普通永磁电机不同的结构特点,电机的分析计算有其特殊性,以简化方法计算容易得出误差较大的结果.以三维有限元法分析了不同结构参数下锥形转子永磁电机的磁场分布,结果表明其磁场沿轴向分布比较均匀,并且气隙磁场随着转子轴向位移的增大线性降低.在此基础上,分析了锥角,转子轴向位移,永磁体形状等结构参数对交直轴电感、转矩等的影响,结果表明交直轴电感参数在不同的永磁体形状下随着转子轴向位移有着不同的变化趋势,锥角影响着交直轴电感的变化幅度,转矩随着转子轴向位移的增大而减小.同时计算分析的正确性通过样机实测值得到了验证.%Taper permanent magnet motor has a structure different from universal permanent magnet motor. Analysis and calculation of taper permanent magnet motor is special, and the reduced form method would lead to some inaccurate understanding. In this paper the3D finite element method was adopted to analyze the magnetic field of the taper permanent magnet motor under different structure parameters, and the results indicated that the distribution of magnetic field along axial direction in taper permanent magnet motor is fairly uniform and the air gap field will decrease linearly when the axial displacement of rotor increases. Then the influence of structure parameters such as taper angle, axial displacement of rotor, shape of permanent magnet, on d-axis and q-axis inductances as well as torque was studied. It shows that the d-axis and q-axis inductances have different variation trends with axial displacement of rotor under different permanent magnet shapes, and taper angle affectsthe variation magnitude of the d-axis and q-axis inductances. Torque will decrease when the axial displacement of rotor increases. The validity of calculation and analysis is verified by experiment results of prototype.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2012(016)005【总页数】6页(P40-45)【关键词】锥形转子永磁电机;三维有限元法;锥角;电感参数;转矩【作者】刘伟亮;柴凤;裴宇龙;程树康;陈清泉【作者单位】哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言锥形转子永磁电机与传统永磁电机有着不同的结构特点,其转子呈锥形,在一定的条件下转子可以在轴向移动,从而可以改变定转子间的相对位置及气隙大小,因此可以直接调节气隙磁场。

永磁牵引电机不同转子结构对电机性能的影响

永磁牵引电机不同转子结构对电机性能的影响
表 2 不同转子结构的电机电抗计算值
转子 结构 X1
电抗计算结果 /Ω
Xad
Xd
Xaq
Xq /Xd Xq
V— 0. 1546 0. 3130 0. 4676 0. 8305 0. 9851 2. 1069
VV 0. 1546 0. 3370 0. 4916 0. 8451 0. 9997 2. 0335

表 1 20 kW 样机电抗参数的计算值与试验值对比
计算结果 /Ω
Xd 0. 5394
Xq 1. 1973
试验结果 /Ω
0. 5791
1. 2118
误差对比 /%
6. 855
1. 1965
通过表 1 可知,通过该计算方法求出的电抗参 数与试验值的误差在工程允许范围内,验证了有限 元计算方法的正确性。
力。但是缺点是永磁体用量也会随之增加,双层结 构较单层结构多用了 14. 0% 的永磁材料,三层结构 较双层结构多用了 17. 1% 的永磁材料,三层结构较 单层结构更是多用了 33. 5% 的永磁材料,而且工艺 更加复杂,此外在相同层数结构、相同永磁体用量 的前提下带“—”的转子结构较不带“—”的转子结构 过载能力更好,磁阻转矩利用率也更高( V—形优于 VV 形; VV—形优于 VVV 形) 。而且使 d、q 轴之间 的电抗差值更大的原因是 Xq 和 Xd 同时减小,Xd 减 小的幅度更大,这样不易于电机弱磁。所以综合以 上优缺点,可以认为 V 形转子和 V—形转子更加适 用于牵引电机。
图 5 等效 q 轴状态下空载气隙磁密波形
图 3 等效 d 轴状态下负载气隙磁密波形
将图 2、图 3 经过谐波分析得到等效 d 轴状态下 空载气隙磁密基波幅值为 0. 8076 T,等效 d 轴状态 下负载气隙磁密基波幅值为 0. 6828 T。

轴向磁场磁通切换型永磁电机矢量控制

轴向磁场磁通切换型永磁电机矢量控制

2 1 0 0 9 6 )
要: 轴 向磁 场磁 通切换 型永磁 ( A F F S P M) 电机是 一种新 型结构 的定子 永磁 型双凸极 电机。分析 了
A F F S P M 电 机 结构 和工 作 原 理 , 确定 了矢 量 控 制 系统 方 案 , 给 出 了采 用 无 刷 直 流 控 制 方 式 起 动 时 寻 找转 子零 点
w i t h p e r ma n e n t ma g e n t i n s t a t o r .T h e s t r u c t u r e a n d p r i n c i p l e o f AF F S P M mo t o r we r e a n a l y z e d , a n d r o t o r f i e l d o r i e n t e d
Ve c t o r Co n t r o l o f Ax i a l Fi e l d Fl u x- S wi t c hi n g Pe r ma n e nt Ma g ne t Mo t o r
P E I Z h a o g a n g. L I N Mi n g y a o。 Z HA O J i l o n g, HA N Z h e n, XU Da
1 2 /1 0 一 p o l e AF F S P M mo t o r a s a p r o t o t y p e ,t h e s t a r t i n g — u p e x p e r i me n t b a s e d o n t h e b us r h l e s s D C mo t o r c o n t r o l mo d e w a s d o n e,a n d t h e s p e e d — r e g u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s u n d e r t h e n o — l o a d a n d l o a d we r e i n v e s t i g a t e d .T h e r e s u h s s h o we d t h a t t h e v e c t o r c o n t r o l s y s t e m o f t h e AF F S P M mo t o r h a d t h e g o o d s t a ti r n g a n d s p e e d r e g u l a t i o n p e f r o ma r n c e, a s w e l l a s

转子磁路结构对永磁同步电动机性能的影响

转子磁路结构对永磁同步电动机性能的影响

假设两种不 同转子结构 的永磁 同步 电机除转
子永 磁体 结 构 不 同 外 ,其 他 尺 寸 都 相 同。 在 该 约
路 中永磁体 两端 向外磁路提供 的磁动势。永 磁体
向外 磁路 提供 的 总磁 通
收稿 日期 :2 0 —11 06 1 —6
可 分 为 主 磁 通 和漏
束条件下 ,转子永磁体结构 分别采用 内置式径 向

( .东南 大学 电气工程学 院 ,南京 1
蔚 ,林 明耀
2 09 10 6;2 .南通大学 电气工程学 院 ,南通 2 60 ) 2 0 7

要:分别对采用 u、w 型永磁 转子结构的 1 k 永磁 同步 电动机进行设计 ,利用场路 结合 5 W
法计算不 同转子结构电机参数。使用 M tb S u n aa/ i l k仿真软件对两种 转子磁路结构的起 动性能 l m i 仿真 ,分析 了不同转子结构对永磁 同步 电动机性能的影响。所得 结论对采用 u 、w 型转子结构 的永磁同步电动机设计具有一定参考价值。 关键词:永磁 同步 电动机;电枢反应 电感 ;M tb S mi 仿真;起动性能 aa/ i l k l n n
( .S uhat nvrt,N nig2 09 ;2 a t gU ie i ,N nog2 60 ,C ia 1 otes U i sy aj 10 6 .N no nvr t a t 20 7 hn ) ei n n sy n AB T C S RA T:I i p pr 5k p r a et g e sn ho o sm t P S nt s a e。a1 W em nn n t y c rn u oo h ma r( M M)i d s nd o s ei e n g

永磁磁通切换电机结构参数对电磁性能影响

永磁磁通切换电机结构参数对电磁性能影响

12/10极永磁磁通切换电机结构参数对电磁性能影响研究朱德明1张富浩2(1南京电子技术研究所江苏省南京市2100392南京师范大学江苏省南京市210042)摘要针对三相12/10极永磁磁通切换电机,分析其工作原理并研究空载状态下电磁特性。

利用有限元分析软件Ansoft Maxwell,从变化电机的定子永磁体宽度、转子齿宽度及转子齿高度等角度,探索电机结构参数的改变对电机电磁特性的影响,助力电机优化设计。

关键词:永磁磁通切换电机有限元分析电磁特性中图分类号:Study on Influence of Structure Parameters on Electromagnetic Characteristics for 12/10 Flux-switching Permanent Magnet MotorZhu Deming Zhang Fuhao(1 Nanjing Research Institute of Electronics Technology, Nanjing Jiangsu 210039, China2 Nanjing Normal University, Nanjing 210016 China)ABSTRACT:The operating principle and electromagnetic characteristics under no-load condition of 12/10 pole flux-switching permanent magnet motor(FSPM)are studied using the finite element analysis software Ansoft Maxwell in this paper. By changing the stator permanent magnet width, the rotor tooth width and the rotor tooth height, the influence of structure parameters on the no-load electromagnetic characteristics of FSPM is explored, which is helpful to its optimal design.KEY WORDS: flux-switching permanent magnet motor, finite element analysis, electromagnetic characteristic1 引言传统的永磁电机,其永磁体安装在转子上,随着电机转子转动,永磁体会受到较高的离心力。

转子斜极对永磁开关磁链电机性能影响的研究

转子斜极对永磁开关磁链电机性能影响的研究

K Y WO DS L C E R :B D M;S M;R t -kwn ,U b acdrda fre ogn ru ;B c -MF R oo S e i r g n a n e i c ;C g gt q e akE l alo i o
所 以转 矩 和 能 量 密 度 更 高 ,并 具 有 良好 的 弱 磁 U 引 吾 三相永 磁 开关 磁链 电 机 于 19 9 7年 提 出¨ ,之
般也比较高。分析 了转子斜极对其不对称径 向力、齿槽定位转矩和反 电势等性 能的影响,并用 两种不 同结构的电机进行对 比研究。研 究表 明,采用合适角度 的转子斜极 可以使 电机各项性能
得 到 明显改善 。
关键词:无刷直流电动机 ;开关磁阻电动机;转子斜极;不对称径 向力;齿槽转矩;反电动势
部 内嵌 永磁 体 的开关 磁 阻 电机 ( 称 ห้องสมุดไป่ตู้ 磁双 凸极 电 亦 机 ) 本质 上是 不 同 的。 因为 永磁 双 凸极 电机 中 磁 在 通 随转 子 位 置 仅 发 生 幅值 变化 而 无 极 性 变 化 ,因
( a)64 / 极结构
( )65 b /极结构
S udy on t n u nc t r Sk wi ror t he I f e e ofRo o ・ e ng on Pe l f man e o c fPM ux S t hi a h ne Fl wic ng M c i s
F IW e-h n , S E i o g z HEN Ja -i in xn
维普资讯
转 子 斜 极 对 永 磁 开 关 磁链 电机 性 能 影 响 的 研 究
费伟 中
沈 建 新
中图分 类号 :T 6 T 3 2 M3 1 M 5

混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性

混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性

混合励磁轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性徐妲;林明耀;付兴贺;郝立;张蔚;赵纪龙【摘要】提出一种混合励磁轴向磁场磁通切换永磁电机,以一台12/11极电机为例分析电机的结构特点和工作原理.基于三维有限元方法研究该电机静态特性,对空载永磁磁场和气隙磁通密度进行分析,研究永磁磁链、反电动势、定位力矩及绕组电感等电磁特性,分析不同励磁电流下的气隙磁场分布和调磁特性.结果表明:该种电机的磁链和反电动.势均为双极性的正弦分布,适于无刷交流运行场合;通过调节励磁电流,线圈匝链磁通变化明显,调磁效果较好.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)002【总页数】6页(P58-63)【关键词】混合励磁;轴向磁场;磁通切换;静态特性【作者】徐妲;林明耀;付兴贺;郝立;张蔚;赵纪龙【作者单位】东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212009;东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212009;东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212009;东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212009;东南大学电气工程学院南京210096;东南大学电气工程学院南京210096;江苏省智能电网技术与装备重点实验室镇江212009【正文语种】中文【中图分类】TM3511 引言永磁电机由永磁体产生磁场,无励磁损耗,效率高且工作稳定可靠,但磁场调节困难。

混合励磁电机是一种磁通可控型永磁电机,兼具永磁电机效率高和电励磁电机气隙磁场平滑可调的优点,特别适合于恒功率调速驱动和恒压发电等领域的应用,在工业应用领域具有广阔的应用前景[1,2]。

近年来,国内外学者提出并研究了多种混合励磁电机结构,包括磁极分割式[3,4]、爪极式[5,6]、组合转子式[7]、并列结构式[8,9]、转子磁分路式[10]、永磁-感应子式[11]等。

一种优化转子磁路结构对永磁直流无刷电机性能的影响

一种优化转子磁路结构对永磁直流无刷电机性能的影响

一种优化转子磁路结构对永磁直流无刷电机性能的影响郗珂庆;胡昊;郭炳岐;高俊丽【摘要】永磁直流无刷电机磁路对电机的性能有着重要的影响。

本文在通用的电机结构基础上提出了一种新的优化转子磁路的方法,并通过建立磁路模型与仿真分析验证了新方法的有效性。

实验证明优化转子磁路结构的方法不仅能有效地提高气隙磁通,增强电机的功率密度,还能降低铁损,提高电机效率,具有重要的现实意义与价值。

【期刊名称】《中国设备工程》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】2页(P104-105)【关键词】永磁直流无刷电机;磁路优化;电机性能【作者】郗珂庆;胡昊;郭炳岐;高俊丽【作者单位】西安航天动力测控技术研究所,陕西西安 710025;西安航天动力测控技术研究所,陕西西安 710025;西安航天动力测控技术研究所,陕西西安710025;西安航天动力测控技术研究所,陕西西安 710025【正文语种】中文【中图分类】TM33永磁直流无刷电机,相较于机械换相的直流机具有更高的可靠性与工作寿命,相较于电励磁电机具有更高的功率因数和效率,且经过电子控制获得类似直流机的运行特性,因此,在社会生活的方方面面得到了越来越广泛的应用[1]。

在永磁直流无刷电机中,永磁体的性能和电机的磁路对电机的性能有着重要的影响[2]。

本文在通用的电机结构基础上提出了一种新的优化转子磁路的方法,即,在极弧系数不高的情况下,有效地利用磁钢之间的空隙使得新方法能达到提高工作气隙磁通、降低转子铁损的效果。

本文提出的一种优化的转子磁路结构如图1所示,其中(a)和(b)分别是通用的转子结构及优化的转子结构。

由(a)、(b)对比可以看出,当磁钢的包覆系数不大的情况下,优化的转子结构充分地利用了磁钢Ⅰ之间的间隙,即用磁钢Ⅱ填充剩余间隙并改变这些填充磁钢的充磁方向(图中的箭头代表磁钢的充磁方向),以达到优化磁路设计的目的。

2.1 电机磁路(1)未改进转子结构的磁路。

在通常的永磁直流无刷电机中,电机工作的主要磁路为:磁刚Ⅰ→空气隙→定子→空气隙→相邻的磁刚Ⅰ→转子磁轭→重新回到磁刚Ⅰ,其磁路模型如图2所示。

轴向磁场磁通切换型永磁风力发电机矢量控制实验研究

轴向磁场磁通切换型永磁风力发电机矢量控制实验研究

s p e e d — t o r q u e c u r v e wa s a d o p t e d t o s i mu l a t e wi n d g e n e r a t o r c h a r a c t e r i s t i c s . Wi h t a t h r e e - p h a s e 1 2 / 1 0 一 p o l e AF F S P M g e n e r a t o r a s c o n t r o l o  ̄e c t ,
叶尖 速 比控制给 出转速 指令 ,应用 磁场定 向矢 量控制 策略对 A F F S P M风力发 电机进 行 了转速 跟踪 实验 。 实验结果表 在采用磁场定 向矢量控制时具有快速 、 准确 的转速 响应 。
关键 词:轴 向磁场 ;磁通切换 ;直驱式风力发 电;矢量控制 中图分类号:T M 6 1 4 文献标识码 :A 文章编号 :1 0 0 7 — 3 1 7 5 ( 2 0 1 3 ) 0 6 — 0 0 1 5 — 0 4
CAO Ya n g , GUO W e i , XI AO Ya o
( Gu o d i a nN a n j i n gAu t o ma t i o n Co . , L t d , Na n j i n g2 1 0 0 9 6 , C h i n a )
Abs t r a c t : I nt r o d u c t i o n wa s ma d e t o t h e a p p l i c a t i o n o f v e c t o r c o n r t o l t e c h n o l o g y i n a x i a l ie f l d l f u x — s wi t c h i n g p e r ma n e n t ma g n e t i c wi n d po we r

磁极分段式高速轴向磁通永磁电机转子强度研究

磁极分段式高速轴向磁通永磁电机转子强度研究

磁极分段式高速轴向磁通永磁电机转子强度研究佟文明;次元平【摘要】为了满足机械强度要求,高速永磁电机通常采用径向磁通结构。

随着非晶合金等新型超薄软磁材料的发展,高速高频轴向磁通永磁电机逐步引起关注。

为此,针对一种适合于高速运行的磁极分段式轴向磁通永磁电机转子结构进行研究。

建立了该转子结构强度解析计算模型,分别利用解析法和有限元法计算了不同极弧因数、转子轮缘宽度以及转子磁极分段数对转子机械强度的影响规律。

同时研究了磁极分段式结构对轴向磁通永磁电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和转矩密度等电磁性能的影响。

结果证明采用磁极分段式结构能有效提高转子强度,相关研究工作为高速轴向磁通永磁电机的设计提供参考。

%In order to meet the requirements of mechanical strength , radial flux structure is always adopt-ed in high-speed permanent magnet motor .With the development of ultra-thin soft magnetic materials , such as amorphous alloy , high-speed high-frequency permanent magnet motor with axial flux structure is drawing more and more concern .Therefore, a kind of axial flux permanent magnet motor ( AFPMM) with segmented rotor pole structure that is suitable for high-speed operation was studied .An analytical model was built to evaluate the mechanical strength of this type of rotor .Both analytical method and finite ele-ment method were used to study the influence law of rotor strength under different pole arc factors , flange width of rotor , and number of segments of each rotor pole .Meanwhile , the influence law of segmented ro-tor pole structure on the electromagnetic performances of AFPMM , such as air gap flux density ,no-load back EMF , cogging torque and torque density was studied .The research work provides a reference for the development of high-speed AFPMM.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2016(020)006【总页数】9页(P68-76)【关键词】轴向磁通永磁电机;高速;磁极分段;转子支架;机械强度;电磁性能【作者】佟文明;次元平【作者单位】沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心,辽宁沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TM315开发超高速数控机床是实现超高速加工的物质基础,而高速电主轴电机又是超高速数控机床的核心部件,它的性能直接决定了机床的加工性能。

交流电动机转子结构对电机性能的影响研究

交流电动机转子结构对电机性能的影响研究

交流电动机转子结构对电机性能的影响研究电动机是现代工业中常见的动力装置,广泛应用于各个领域。

而其中一个重要的组成部分就是电动机的转子结构。

转子结构对电机性能有着重要的影响,包括效率、输出功率等方面。

本文将对交流电动机转子结构对电机性能的影响进行研究和探讨。

首先,交流电动机的转子结构对电机的效率有着直接的影响。

转子是电动机中旋转的部分,承载着输送能量的任务。

转子的结构设计合理与否,直接决定了电机的效率水平。

合理的转子结构能够减少能量的损耗和浪费,提高电机的效率。

其次,转子结构也对电机的输出功率有着重要的影响。

通过改变转子的结构和材料,可以调整转子的转动惯量和质量分布,从而影响电机的输出功率。

合理设计的转子结构可以降低电机的转动惯量,提高电机的动态响应性能,使得电机能够更加高效地输出功率。

除此之外,转子结构还会影响电机的启动特性和负载能力。

对于高起动力矩要求的应用场景,合理的转子设计可以提供足够的起动力矩,确保电动机能够可靠启动。

同时,良好的转子结构还可以提高电机的负载能力,使其能够承受更高的负载,保证电机在实际工作中的稳定性和可靠性。

此外,转子结构也决定了电动机的机械振动和噪声产生程度。

在电动机运行过程中,转子结构的失衡、不平衡等问题会导致机械振动和噪声的产生。

因此,通过优化转子结构的设计,可以减少电机的机械振动和噪声,提高电机的工作平稳性和舒适性。

对于不同应用领域和场景,电动机的转子结构的设计要求也会有所差异。

例如,对于空调压缩机等需要长时间连续运行的电动机,转子结构的可靠性和散热性能会成为重要的考虑因素。

而对于高速电机等需要提供较大输出功率的电动机,转子结构的动平衡和机械刚度会成为关键的设计要求。

总结起来,交流电动机的转子结构对电机性能有着重要的影响。

合理的转子结构设计可以提高电机的效率、输出功率、启动特性和负载能力,减少机械振动和噪声产生。

在不同的应用领域和场景下,转子结构的设计要求也会有所差异。

转子结构对五相容错永磁同步电机性能的影响

转子结构对五相容错永磁同步电机性能的影响

o引言
随着先进的电力电子和现代控制,交流电机已 经取代直流电机并主导了驱动电机市场,异步和同 步交流电机都开始在商用电动汽车中使用3)。感应 电机发展了几十年,不仅具有最成熟的技术和成熟 的制造技术⑶,还提供了相对较低的成本和易于控 制。但与永磁同步电机相比,其铜耗较高,运行效 率低下。另一方面,由于稀土永磁材料的发展,采 用稀土永磁材料的永磁同步电机拥有更髙的气隙磁
密,进一步提高了永磁同步电机的功率密度和转矩 密度。因此,越来越多的汽车厂商选择永磁同步电 机作为电动汽车的驱动电机⑷。
虽然三相PMSM被广泛应用,但是三相电机作
为电动汽车的驱动电机时只要有一相发生故障整个 电机就无法继续运行,这对电动汽车上的人员来说 是及其危险的,因此多相容错型永磁同步电机在电 动汽车领域有着不错的前景。
Abstract: In the background of five fault-tolerant permanent magnet motor for electric vehicles, this paper designed two fault-tolerance permanent magnet motors adopting 20-slot/18-pole stator by finite element simu・ lation software to analyze the features of fault-tolerance motor with different rotor topology. They are surface mount permanent magnet ( SPM) motor and V-shape interior ( VIPM) motor. The analyses of motors concen­ trate on performance of torque output, loss, temperature and noise of motors under normal operating condi­ tions. Whats more, the performances of motors, include drop of torque, degree of torque ripple and loss, were analyzed and compared in the case of one-phase open circuit fault, one-phase short-circuit fault and two-phase open-circuit fault. The results show that the SPM rotor topology has advantages over the VIPM to­ pology in torque performance whether in normal or faulty operation. As for performance of loss and noise, the VIPM topology is the better one. Key words: electric vehicle; fault-tolerant permanent magnet motor; fractional slot concentrated winding; finite element analysis

转子结构对轴向磁场磁通切换永磁电机性能的影响

转子结构对轴向磁场磁通切换永磁电机性能的影响

该组数值经 Matlab 处理后, 得到的拟合曲线图 如图 5 所示, 拟合公式如下: W e = 0 . 073 71 H2. 004 ( 12 )
图5
磁场强度与涡流损耗的拟合曲线
2 由式( 12 ) 推得: W e ∝ H , 仿真数值计算的结果 与式( 9 ) 相符的。
先前的推导中, 得出了涡流损耗密度的表达式 式( 9 ) 。通过式( 9 ) 可以看出, 影响涡流损耗的主要 因素是外磁场的磁场强度 H 和轴承的转速 n。 通过 建立有限元模型和数值计算, 验证了式( 9 ) 的正确 ( 上接第 39 页)
图3 AFFSPM 电机 有限元分析模型
从图 4 中可以看出, 当 k r > 1. 4 时, 永磁磁通和 , k = 1. 4 时, 定位 感应电势的幅值均几乎不变 且当 r 力矩的峰 - 峰值也最小。 因此, 仿真结果验证了解
设计分析 esign and analysis 析分析所得的结论。 3 转子齿形与厚度对电机性能的影响 3 . 1 转子齿形 AFFSPM 电机 的 如 转子齿为扇形齿, 图 5 所示。 图 5 转子齿形 改变 θ 角以改变 转子齿形。 发现当 θ 为 2 . 5 ° 时, 感应电势的谐波畸 变率最小, 达到 1 . 21% , 且感应电势幅值随 θ 的增 大而增大; 当 θ 为 7 ° 时, 感应电势的谐波畸变率为 5 . 22 % , 但此时的定位力矩峰 - 峰值最小。 感应电 势在 θ 为 2 . 5 ° 时的波形及其谐波分析如图 6 所示, 5° 、 6° 和 7° 时的定位力矩比较。 图 7 是 θ 为 0° 、 3 . 2 转子厚度 , 转子齿铁心是磁的良导体 其磁导率远大于空 气, 故永磁体产生的磁势基本降落在电机气隙中 , 降 转 落在转子齿上的磁势可以忽略不计 。因此转子厚度 子 结 的改变, 对电机气隙磁场的影响较小。 通过仿真可 构 知, 随着转子厚度的增加, 感应电势基本不变, 定位 对 轴 力矩峰 - 峰值也基本不变, 但波形变化明显。 转子 向 磁 17. 5 mm 和 18. 5 mm 时的定位力 场 厚度为 16. 5 mm、 磁 矩比较如图 8 所示。 通 切 换 永 磁 电 机 性 能 的 影 响

改进新型齿结构对磁通切换永磁电机转矩指标的影响

改进新型齿结构对磁通切换永磁电机转矩指标的影响

改进新型齿结构对磁通切换永磁电机转矩指标的影响李俊卿;郭晋才;李秋佳;石天宇【摘要】基于12槽/10极磁通切换永磁电机(FSPMM)提出了定子切边齿、转子U型槽齿、转子凸缘齿3种新型齿形,以有效减小FSPMM电机的齿槽转矩和转矩波动.通过2-D有限元法从平均转矩、齿槽转矩、转矩波动等方面对不同新型齿形的FSPMM的性能进行了全面的分析和评估.结果验证了所提出的3种新型齿形状,特别是转子U型槽齿和凸缘齿可以减小齿槽转矩和转矩波动,平均转矩只有轻微的减小.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2018(045)008【总页数】6页(P80-85)【关键词】磁通切换永磁电机;齿槽转矩;转矩波动;切边齿【作者】李俊卿;郭晋才;李秋佳;石天宇【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003;华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003;华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003;华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言磁通切换永磁电机(Flux Switching Permanent Magnet Motor,FSPMM)以其转子结构简单、输出转矩和功率密度高、适合交流无刷运行等特点得到很快的发展,并在电动汽车、航天航空、飞轮储能等高精尖领域受到了专家和学者的广泛关注[1]。

FSPMM采用定子永磁式结构,将交替充磁的永磁体安装在定子铁心上,定子电枢绕组采用集中绕组连接,转子为凸极齿结构。

与转子永磁型电机相比既可以避免转子侧由于散热困难导致的永磁体发生不可逆退磁,又可以避免因离心力过大转子永磁体安装不佳易被甩出的情况。

但是由于FSPMM定转子齿的双凸极结构、较高的气隙磁密和定转子轴线重合时磁路较严重的局部饱和,使得FSPMM产生较大的齿槽转矩,电机产生转矩波动,继而产生振动和噪声等问题[2-4]。

因此高校及很多专家学者致力于电机本体结构来减小FSPMM的齿槽转矩。

永磁电机拓扑

永磁电机拓扑

永磁电机拓扑是指永磁电机定子和转子的配置和形状。

不同的拓扑结构会对电机的性能产生影响。

常见的永磁电机拓扑包括径向磁通、轴向磁通、横向磁通和磁通切换等。

这些拓扑结构各有特点,例如径向磁通电机更常见且更容易生产,但轴向磁通电机具有更高的功率和扭矩密度。

此外,还有一些特殊的永磁电机拓扑,如磁场调制型磁力齿轮和传统永磁同步电机复合而成的复合拓扑结构。

这种结构通过引入磁力齿轮的磁场变极和减速效应,可以成倍放大永磁电机的输出转矩,实现转矩密度的大幅提升。

在选择永磁电机拓扑时,需要根据具体的应用和设计限制进行考虑,例如电机的尺寸、重量、功率密度、扭矩密度、气隙、绕组因数、冷却和制造等因素。

同时,还需要考虑成本和可用性等因素。

总之,永磁电机拓扑是永磁电机设计和制造中的重要环节,需要根据具体的应用需求进行选择和优化。

永磁电机 定子 转子

永磁电机 定子 转子

永磁电机定子转子
永磁电机是一种新型的电机,它的定子和转子都采用了永磁体,与传统电机的电枢和磁铁相比,具有更高效率、更优质的性能。

永磁电机的定子由没有励磁线圈的电磁铁芯和永磁体复合而成。

由于永磁体具有高磁感应强度和良好的稳态性能,所以永磁电机可以明显降低电能转化的损失和能源的浪费。

永磁电机的转子通常由永磁体和导体环组成,导体环的大小和数量决定永磁电机的速度和输出负载。

带有驱动的永磁电机可以通过调整电机的外部控制信号来改变转子的频率和方向。

与传统电机相比,永磁电机的效率更高,功率密度更高,且最大扭矩和输出功率更大。

在工业、农业、民用、交通等各个领域,永磁电机已经广泛应用。

比如在空调、洗衣机、除湿机、伺服马达等家电产品中,以及在电动汽车、混合动力车、叉车、电动自行车等交通运输工具中,都可以看到永磁电机的身影。

总之,永磁电机具有高效、节能、可靠、实用等特点,有着广泛的市场前景和应用价值,对于推进我国经济发展和促进技术创新发挥了重要的推动作用。

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张 磊 , 李立博 林 明耀 ,
(I 国网电力科学研究院 , . 江苏南京 20 0 ; 10 3 2 中国石油锦西石化分公 司, . 辽宁葫芦岛 15 0 ;. 2 0 13 东南大学 , 江苏南京 209 10 6) 摘 要 : 绍轴 向磁场磁通切换永磁( F S M) 在介 A F P 电机结构 的基础 上 , 采用解 析与仿真相结合对转子齿 宽进行
s iss o t a e if e c so oo oh w dh a d t e s a e o ep ro a c fA F P ma h n s ae g e t ut h w tt n u n e frt rt t t n h h p n t ef r n e o F S M c i e r r a ,whl h h l o i h m i e
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转 子 结构 对 轴 向磁 场磁 通 切 换 永磁 电机 性 能 的影 响
0引

1A F P 电机 结 构 F SM
轴 向磁 场 永 磁 电 机相 比较 其 他结 构 的永 磁 电
机 , 史最为悠 久 , 而 由于其制 作工艺 复杂而一度 历 然 受到冷 落… 。随着 永 磁 材 料 的发 展 和 工 艺 水平 的 提高 , 向磁场永磁 电机 以其 独特 的优势 , 来越受 轴 越 到人 们 的关 注 。 轴 向磁 场 磁 通 切 换 永 磁 电机 ( 以下 简 称 A F F—
中 图分 类 号 : M3 1 T 5 文 献标 识码 : A 文 章编 号 :04 7 1 (0 1 0 — 0 8 0 10 — 08 2 1 )7 0 3 - 2
Th e瑚 u n e o t r S r cu e o e f r n e o i l il e c fRo o tu t r n P r o ma c f Ax a ed F
s utr o i e u -wt i e n n m g e ( F S M)m ci sO ebs ew o ed Df i l t c e f x f l f x s ihn p r et ant A F P r u a ai d l l c g ma ah e. nt ai ot hl fl n e e n h s fh ei 3 i t e -
h oo l c e s h s a s l f ct t e r tr tikn s a m ala e in. l o
Ke r s:x a f l y wo d a i ed;n x s th “ ; M c i e r trsr cu e li u — wi i g P ma hn ;oo t tr c u
n s , ntei u e l t m t ef c E )a d t o g gt q eo eA F P a hn eea a zd h - es o d c de c o o v re( MF n ec g i r u f h F S M m c iew r l e .T er h n er i o h n o t n y e
S M) P 是一种新 型 的轴 向磁场 双凸极永 磁 电机 , 比 相
较其他 结构 的轴 向磁 场永磁 电机 , 具有轴 向尺 寸短 、
Fl x-S t h ng Pe m a e a n tM a h ne u wic i r n ntM g e c i s zHANG k , /Li o L N n y o L -b 。 i Mi g- a 5
(1 t eG i l tcPw r eerhIstt, aj g2 0 0 , hn ; .Sa r Ee r o e R sa ntue N ni 10 3 C ia t d ci c i n 2 e oC iaJ x rnh H ld o15 0 , hn ;. otes U i r t, aj g2 0 9 , h a) .P t hn ni ac ; uu a 2 0 1 C ia3 Suh at nv sy N ni 10 6 C i r i B ei n n
优化 ; 基于全场域有限元模型 , 分析了转子结 构参数包括齿宽 、 齿形和厚度 对电机感应 电势 和定 位力矩的影响 。结
果 表 明 : 子 齿 宽 与转 子 齿 形 对 电机 性 能 有较 大 的影 响 , 转 子 厚度 对 电机 性 能 的影 响较 小 。 转 而
关键词 : 向磁场 ; 轴 磁通切换 ; 永磁电机; 转子结构
met F )aa s o e, h f ecso rt t c r aa t s nld gi t wd , t hp n I k n ( E n yi m dl tei l ne f o r r t eprme r,i ui st h it t hsaeadtj - l s nu o su u e c n to h o 1 c
Ab ta t T e a ay i to n i l t n wee e ly d t pi z h oo o t i t f r i t d cn h s r c : h n lss meh d a d s mu ai r mpo e o o t o mie t e rtr toh w d h at n r u i g t e e o
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