永磁电机磁阻转矩的抑制方法
开关磁阻电机转矩脉动抑制关键技术研究
开关磁阻电机转矩脉动抑制关键技术研究一、引言开关磁阻电机是一种新型的电机，具有高效率、高功率密度等优点，被广泛应用于工业生产中。
然而，由于其结构的特殊性质，开关磁阻电机容易出现转矩脉动问题，严重影响其运行稳定性和使用寿命。
因此，如何有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动成为当前重要的研究方向。
二、开关磁阻电机转矩脉动原因分析1. 磁场不均匀性：由于开关磁阻电机的结构特殊性质，其永磁体和绕组之间存在一定间隙，导致永磁体产生了不均匀的磁场分布，在运行过程中会产生转子位置变化引起的转矩脉动。
2. 电流波形失真：由于交流调制方式采用了PWM控制技术，在实际应用中会出现PWM波形失真问题，导致了电流波形失真，在运行过程中也会产生转子位置变化引起的转矩脉动。
3. 转子惯量不平衡：由于制造工艺的不同，转子的惯量分布不均匀，导致在运行过程中会产生转子位置变化引起的转矩脉动。
三、开关磁阻电机转矩脉动抑制技术1. 电流控制技术：采用合适的电流控制策略，能够有效地减小电流波形失真问题，从而降低了转子位置变化引起的转矩脉动。
目前常用的控制策略有SVPWM、SPWM等。
2. 磁场调节技术：通过调节永磁体和绕组之间的间隙距离，可以有效地改善永磁体的磁场分布情况，从而减小了转子位置变化引起的转矩脉动。
3. 转子平衡技术：通过采用精密加工工艺和质量控制手段，可以有效地实现转子惯量均匀分布，在运行过程中减小了转子位置变化引起的转矩脉动。
四、开关磁阻电机转矩脉动抑制实验验证为了验证以上抑制技术对开关磁阻电机转矩脉动问题的影响，进行了实验研究。
实验结果表明，在采用合适的电流控制策略、磁场调节技术和转子平衡技术的情况下，开关磁阻电机的转矩脉动问题得到了有效地抑制。
五、结论开关磁阻电机是一种高效率、高功率密度的电机，但由于其结构特殊性质，容易出现转矩脉动问题。
通过分析其原因，提出了采用电流控制技术、磁场调节技术和转子平衡技术等抑制方法。
实验结果表明这些方法能够有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动问题，提高其运行稳定性和使用寿命。
浅析永磁辅助式同步磁阻电机转矩预测控制方法
在具体施工设计的时候会应用铁氧体永磁材料，从而达到永 磁同步电动机功率的密度和力学指标。从发展实际情况来看， 永磁磁阻电动机是由异步起动磁阻同步电动机发展起来，磁 阻电动机转子 d、q 轴磁路不对称，在使用的过程中具有较
示灯亮起，对整个系统的状态实施了准确的预防和监控。 3.3 PLC 从站
压裂车组在控制计数器的有效控制下，对连接在内部 的转速传感器进行了操控，通过模块的有效连接，对压裂车 组工作过程当中的环境温度以及局部的压力进行了数据的采 集，通过对压裂车组的工作状态的有效监控，有效提高了压 裂车组操控人员的工作效率，同时保证了工作人员的人身安 全。通过模块输出的控制方式，对连接在压裂车组的油门控 制器以及发动机监测器进行了实时性的监控，有效保证了设 备工作过程当中的安全性与稳定性。模块检测工作在实际的 操作过程当中，是否实现了良好的远程操控功能，主要基于 高电平条件下的远程控制效果，对于模块输出控制当中压裂 车组的整体工作状态，包含了换挡操作、熄火停车以及启动 等各个方面的工作环节。 4 系统软件设计
浅析永磁辅助式
China 中国 Plant 设备
Engineering 工程
同步磁阻电机转矩预测控制方法
黄新宇，李雪珍 （中车永济电机有限公司，陕西 西安 710018）
摘要：永磁同步电动机在伺服系统中得到广泛应用，但面临成本、过压和调速范围比较窄等问题。文章利用先进的技 术手段和模式进行永磁辅助同步电机建模，对永磁辅助式同步磁阻转矩性能。
能对其施加较高的压力，否则会直接对地层中岩石产生严重 的损坏，使得压裂施工无法正常进行。在此过程当中，需要 针对压裂车的油门控制以及换挡调节的控制程度进行设定。 保障压裂车组在针对一些特殊性地质条件压力大小的准确控 制，保护层条件的安全性和可靠性，如果压裂车组在正常工 作过程中产生异常响动的问题，需要及时对压裂车组进行停 火检查，通过程序检测的方式来进行故障分析，在故障检测 过程当中需要对环境因素加以充分的考虑，同时对车组内部 的系统安全进行全面的检测。 5 结语
一种新型的永磁同步电机转矩脉动抑制方法
一种新型的永磁同步电机转矩脉动抑制方法作者：崔兆蕾牵长云徐曦钱烈江来源：《计算技术与自动化》2019年第01期摘要：针对永磁同步电机运行过程中气隙磁场畸变和逆变器非线性因素导致的永磁电机电磁转矩脉动问题，提出了一种基于谐振调节器和谐波注入抑制永磁电机转矩脉动的方法。
分析了永磁电机在运行过程中产生的谐波数学模型，设计了基于谐振调节器的前馈控制环节、谐波提取算法和谐波电压注入算法。
最后在Simulink仿真实验平台上进行了仿真分析，成功的抑制了电机中的电流谐波含量，减小了电流的失真度，改善了电机输出转矩的平滑性，验证了谐振调节器前馈控制和谐波注入抑制算法的正确性和可行性。
关键词：永磁同步电机;转矩脉动;电流谐波抑制;谐振调节器;谐波注入中图分类号：TM351文献标识码：A永磁同步电机由于拥有体积小、噪声小、功率因数高等优点，被广泛应用在工农业生产中[1，2]。
但是因为电机输出转矩性能的限制，导致很多高精度产业对电机的需求不能够被满足。
经过分析知道影响电机输出转矩平滑性的主要原因是电机内部存在的高次谐波，而造成电机内部存在高次谐波的原因主要有两方面：（1）电机内部结构造成的气隙磁场畸变引起的谐波;（2）构成逆变器的电力电子器件不是理想器件，存在导通压降。
国内外专家针对电机本身引起的谐波问题提出的解决方案主要包括改变转子永磁体参数[3，4]、改变定转子结构[5]和改变极槽配合[6]等方法对齿槽转矩进行削弱。
对于逆变器在电流逆变过程中存在的谐波问题主要的解决方案有无死区开关控制法[刀、电压补偿法[8]、时间补偿法[9]。
但是传统的补偿方法都存在电流过零点检测不准确的问题[10]，导致对逆变器工作过程中存在的导通压降和续流压降的补偿效果并不好。
并且以上方法过于复杂，不易于被广泛应用。
针对以上方案存在的问题，提出了一种新的转矩脉动抑制方法，在电流环并联谐振调节器构成前馈调节，再通过注入谐波电压的方法消除谐波电流，从而达到抑制转矩脉动的效果。
永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动抑制研究
永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动抑制研究
陈彬;杨向宇;史进飞;肖勇;李霞;刘荣哲
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2024(52)2
【摘要】新能源车用永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动包含齿槽转矩、永磁转矩脉动及磁阻转矩脉动,各转矩脉动分量对电机转矩脉动均具有重要影响。
分析了永磁辅助同步磁阻电机齿槽转矩、永磁转矩脉动及磁阻转矩脉动产生机理,以一台48槽8极新能源车用永磁辅助同步磁阻电机为研究对象,从转子结构入手优化电机转矩脉动;提出了优化永磁体张角、优化永磁体槽端部及开辅助槽来有效降低了转矩脉动。
通过样机测试,验证了优化设计效果。
【总页数】6页(P26-31)
【作者】陈彬;杨向宇;史进飞;肖勇;李霞;刘荣哲
【作者单位】华南理工大学电力学院;珠海格力电器股份有限公司;广东省高速节能电机系统企业重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TM351
【相关文献】
1.永磁同步电机直接转矩控制不合理转矩脉动抑制研究
2.永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动抑制研究
3.降低永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动的方法研究
4.采用斜
槽降低转矩脉动的永磁辅助同步磁阻电机设计5.基于转矩分离的永磁辅助同步磁阻电动机转矩脉动抑制
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永磁同步电机齿槽转矩抑制方法专利分析
永磁同步电机齿槽转矩抑制方法专利分析摘要：永磁同步电机的齿槽转矩是其工作过程中的一个难点，在传统控制方法下难以有效地抑制。
本文提出一种永磁同步电机齿槽转矩抑制方法的专利分析，该方法通过优化电机的控制策略和设计齿槽形状，有效地减小了转矩脉动，提高了电机的工作效率和稳定性。
关键词：永磁同步电机，齿槽转矩，抑制方法，控制策略，齿槽形状正文：永磁同步电机是一种新型的高效、高功率密度电机，其具有体积小、重量轻、噪音低、效率高等优点，因此在各种工业应用场景中得到广泛应用。
然而，在永磁同步电机工作过程中，由于齿轮轮廓的不规则性、电磁力作用等因素，往往会产生齿槽转矩，导致电机的性能和运行稳定性受到威胁。
传统的齿槽转矩抑制方法通常采用PI或者PD控制器，或者采用机械去振式的方法，但是这些方法在效果上都有一定的局限性。
近年来，随着控制理论和仿真技术的不断发展，研究者们提出了一些新的方法来解决永磁同步电机齿槽转矩的问题。
本文提出的永磁同步电机齿槽转矩抑制方法，主要基于两个方面的内容：控制策略和齿槽形状的优化设计。
在控制策略方面，本文采用了一种新的算法，即基于模型预测控制的方法。
该方法能够通过对电机动态模型进行精确建模和预测，自适应地调整电机的电流和功率，以减小齿槽转矩的影响。
通过仿真实验和实际测试，证明了该方法较传统方法具有更好的抑制效果和稳定性。
在齿槽形状方面，本文采用了一种新的设计方法，即采用非整数齿比的齿轮装置。
该方法能够通过优化齿轮齿槽形状和齿比，调节齿轮的传动比例，降低齿槽转矩的能量密度。
通过对不同齿比、不同齿轮齿槽形状的仿真实验，证明了该方法具有更好的抑制效果和可操作性。
综合以上两个方面的内容，本文提出的基于模型预测控制和非整数齿比齿轮装置的永磁同步电机齿槽转矩抑制方法，较传统方法具有更好的抑制效果、控制精度和工作稳定性。
本方法可以应用到不同电机控制系统及实际应用工况当中，具有广泛的推广应用价值。
同时，该方法的专利性质也保障了创新经济的利益。
磁阻力矩研究综述Ⅱ永磁直线电机磁阻力
对于ＰＭＬＳＭ磁阻力齿槽分量的抑制，合理的绕组分布无疑是一种很好的方法。极数较多，极距相 对较小，每极每相槽数ｇ不可能很大，否则总槽数过多，制造困难。但是如果ｇ取较小整数，虽然总槽
数少，但却不能充分利用分布绕组的办法来削弱磁场的谐波分量。分数槽绕组较短距绕组和分布绕组更 能够削弱磁场的高次谐波，无疑是减小磁阻力齿槽分量的好方法。文献［７．９】中除采用优化初级铁心长度 的方法对磁阻力端部分量进行抑制外，还分析了分数槽对磁阻力齿槽分量的影响，表明从电磁设计角度 出发设计的分数槽绕组结构在抑制磁阻力齿槽分量方面非常有效。除分数槽绕组外，文献【１０】提出了 ＰＭＬＳＭ具有段间移位的分段式轮换对称初级绕组和铁心的电磁结构设计方案，并分析了该方案对端部 效应和齿槽效应的削弱作用，达到了抑制磁阻力齿槽分量和端部分量的目的。该电磁结构设计方案将文 献中采用三相单层整距绕组和单一整段初级结构的６极样机，优化为三段分段式初级结构，段与段之间 在空间上相隔２个齿矩，即互差１２００电角度，因此以极距为波动周期的各段绕组的端部定位力的基波
２００８年全国直线电机、现代驱动及系统学术年会论文集
永磁电机磁阻力矩研究综述（ＩＩ）一永磁直线电机磁阻力
汪旭东，封海潮，许孝卓，’司纪凯，上官璇峰，袁世鹰 （河南理工大学电气工程与自动化学院焦作４５４０００）
摘要：永磁直线同步电机具有力密度大、热损耗小、大推力，以及响应速度快等优势，在交通运输、制造自动化等许多 领域具有广泛的应用前景。但是，由于其初极开槽、开断的结构特点，存在齿槽效应和端部效应，引起磁阻力，导致推 力波动，影响＇ｒ电机的低速性能和高精度定位。本文系统阐述了永磁商线同步电机磁阻力的研究现状，分析了齿磁力的 产生机理和分析方法，归纳总结‘，ｉ滋阻力最小化方法，深入分析了各种方法的优缺点、适用场合。最后，展望了永磁直 线同步电机磁阻力的研究热点、难点，以及研究方向。 关键词：永磁直线同步电机；磁阻力；最小化；综述
永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动的抑制方法以及产生综述
永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动的产生及其抑制方法综述0引言直接转矩控制 (DTC)采取定子磁链定向, 利用两点式 (Band2Band)进行调节直接对电机的磁链和转矩进行控制, 使电机转矩响应迅速[1]。
直接转矩控制方法最早是针对感应电机 ( IM) 提出的, 其在感应电机中的应用研究已比较成熟 [ 2 ]。
永磁同步电机 ( PMSM)具有体积小、重量轻、效率高的优点, 鉴于 DTC在感应电机中的成功应用和永磁同步电机研制的突破性进展, 近年来, 将 DTC控制策略拓展应用于永磁同步电机, 以提高电机的快速转矩响应, 已经得到了广泛的研究。
传统PMSM直接转矩控制具有结构简单、响应快速、对电机参数不敏感、系统鲁棒性强等优点, 但也存在电流、磁链和转矩脉动大、逆变器开关频率不恒定等问题。
其中转矩脉动大是限制其在工业中应用的主要原因。
由于永磁同步电机的特性与异步电机有很大不同, 在PMSM DTC中无法直接照搬 IM DTC的理论, 故有必要专门讨论 PMSM DTC转矩脉动抑制问题。
下面将分析 PMSM DTC产生转矩脉动的原因, 并对近几年来国内外的研究进展作一下介绍。
1永磁同步电机 DTC基本原理及转矩脉动分析传统 DTC的基本原理DTC是采用定子磁链定向和空间矢量概念,通过检测定子电压、电流, 直接在定子坐标系下观测电机的磁链、转矩, 并将此观测值与给定磁链、转矩相比较, 差值经 2个滞环控制器得到相应控制信号, 再综合当前磁链状态从开关表中选择合适的电压空间矢量来控制逆变器的电子开关的状态, 直接对电机转矩实施控制。
传统 DTC (图 1)中滞环比较器有两个控制状态, 在一定范围内无论误差大小, 滞环比较器都具有相同的输出, 在整个开关周期内, 所选择的电压矢量作用于电机, 定子电流、转矩等量始终沿着一个方向变化, 即每个采样周期只输出单一电压矢量。
在转矩差较小的情况下, 所选择的电压矢量使转矩在一个开关周期的较短时间内就达到参考值, 而余下的时间未发生逆变器开关状态转换, 所选择的电压矢量仍作用于电机, 使转矩继续沿原来的方向变化, 超出转矩滞环的范围,从而产生较大的转矩脉动[ 3 ]。
内嵌永磁电机磁阻转矩与永磁转矩曲线
内嵌永磁电机磁阻转矩与永磁转矩曲线一、引言内嵌永磁电机作为一种应用广泛的电机类型，在各个领域都有着重要的作用。
而内嵌永磁电机的磁阻转矩和永磁转矩曲线作为其性能指标，对于了解和评估内嵌永磁电机的性能至关重要。
本文将就内嵌永磁电机的磁阻转矩和永磁转矩曲线进行深入探讨，以帮助读者更深入地了解这一重要的主题。
二、内嵌永磁电机磁阻转矩内嵌永磁电机的磁阻转矩是指在电机运行时，由于电流和磁场的作用，使得电机转子上存在一个磁阻转矩。
磁阻转矩是内嵌永磁电机中一项重要的性能指标，它直接影响着电机的输出功率和效率。
在实际应用中，磁阻转矩的大小和变化对内嵌永磁电机的性能至关重要。
磁阻转矩可以通过控制电机的电流和磁场来实现，其中磁阻转矩的大小与电流的大小成正比，与磁场的强度成反比。
通过合理地控制电机的电流和磁场，可以实现对内嵌永磁电机的磁阻转矩进行有效调节。
在实际应用中，通过对磁阻转矩的控制，可以实现对电机输出功率和效率的优化。
三、永磁转矩曲线永磁转矩曲线是内嵌永磁电机的另一项重要性能指标，它描述了在不同转速下电机的输出转矩。
永磁转矩曲线通常呈现出非线性的特征，其形状和斜率对于内嵌永磁电机的性能具有重要的影响。
了解和分析永磁转矩曲线对于设计和优化内嵌永磁电机具有重要意义。
在永磁转矩曲线中，通常存在一个最大转矩点，该点对应着电机的最佳工作点。
通过对永磁转矩曲线的分析，可以确定内嵌永磁电机在不同转速下的输出转矩，从而实现对电机性能的优化和调节。
永磁转矩曲线的斜率也直接影响着内嵌永磁电机的动态特性和响应速度，因此在实际应用中需要给予足够的重视。
四、个人观点和理解在我看来，磁阻转矩和永磁转矩曲线是内嵌永磁电机中极为重要的性能指标。
通过对这两个指标的深入了解和分析，可以实现对内嵌永磁电机的性能优化，从而满足不同领域对电机性能的需求。
在未来，我希望能够进一步研究和探讨这一主题，为内嵌永磁电机的发展和应用做出更大的贡献。
五、总结通过本文的探讨，我们对内嵌永磁电机的磁阻转矩和永磁转矩曲线有了更深入的了解。
永磁无刷直流电动机转矩脉动及其抑制方法
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微特电机 2003 年第 5 期
T
数的限制。 4. 2 电流换向引起的转矩脉动 永磁无刷直 流电动机工作时, 定子绕组 按一定顺序 换流, 由于各相绕组 存在电感, 阻碍 电流的瞬时 变化, 每 经过一个磁状态, 电枢绕 组中的电流 从某一相切 换到另 一相时将引起电机 转矩的 脉动[ 10] 。抑制由 电流换 向引 起的转矩脉动的方 法有: 电流反馈 法、 滞环电流 法、 重叠 换向法、 PWM 斩波法等。 4. 2. 1 电流反馈法 一般来说, 电流反馈控制可以分为两种形式: 一种是 直流侧电流反馈控制, 另一种是交流侧电流反馈控制。 ( 1) 直流侧电流反馈控制 其电流反馈信号由直流侧取出, 主要控制电流幅值。 由于直流侧电流反馈控制是根据流过直流电源的电流信 号进行的, 因此只需要一 个电流传感 器便可得到 电流反 馈信号。其基本原理为: 在换向的动态过程中, 反馈信号 反映的是待建立 的相电流的 信息。在换向进行 时, 待建 立的电流未达到给定值, 则电流的控 制负责使待 建立的 相电流的绝对值向增长的方向变化, 直至换向完成。 通过计算和分析 外加电压 U 和反电动 势 E 之间的 关系[ 1 5] , 发现: 当 U < 4E 时, 即高速时, 电流控制手段不 再有效。对 此, பைடு நூலகம் 在 控制 环 节 中 加 入 电流 PWM 控 制 器 , 使直流侧电流反馈法同样适用于高速阶段。即在 直流侧放置一个电流传感器, 通过电流控制器控制 PWM 占空比, 维持直流侧端电压不变, 在低速和高速阶段自动 选择不同的占空比, 使得 上升电流和 下降电流的 速率在 低速或高速时始终保持一致, 以保证电流换向时, 非换向 电流无脉动。因此, 该方法适用于较宽的转速范围。 ( 2) 交流侧电流反馈控制 电流反馈信号由交流侧取出, 此时, 根据转子的位置 来确定要控制的 相电流, 使其 跟随给定。该控制 是通过 控制 PWM 信号所对应的逆变器的开关状态实现的。其 基本原理为: 在换向过程中, 当非换向电流未到达给定值 时, PWM 控制 不起作用; 当非换 向电流 超过设定 值时, PWM 控制开始起作 用, 关 断所有开关器件, 使电 流值下 降, 直至再闭合被关 断的开关器件, 使其值上升, 以此往 复, 即可实现非换向相电流的调节, 直至换向完成。 文献[ 13] 采用的即 为交流侧电 流反馈控制 方法, 为 避免换向时反电动势的 影响, 作者提 出对电动机 中性点 电压和逆变器中性点电压的差值做出补偿。而在实际运 行时, 为了使相电流更好地跟踪参考电流, 在电流控制环 中加入了预测环节, 通过 电动机位置 信号给出换 向时所 需的参考电流波形, 由此可得到较为光滑的转矩波形, 从 而抑制了换向转矩脉动。 4. 2. 2 滞环电流法 在常用的 电流控制方 法中, 除了电流 控制 PWM 方 式, 还有滞环电流控制法。其基本原 理是: 在电流环中, 采用 H CR ( Hyst eresis Current Regulator, 滞 环 电 流 调 节
一种新型的永磁同步电机转矩脉动抑制方法
永磁同步电机转矩脉动抑制方法
速度波动
制,但是在高精度的伺服跟踪系
基金项目：国家重点研发计划项目(2017YFB0103600) 作者简介：汪丹妮(1994—)，女，硕士研究生，研究方向为永磁同步电机控制
15 —
控制与应用技术I EMCA
电机与控剧定用2019,46 (4)
统中,转矩脉动对电机速度和定位精度造成的负
影响
⑴。
,转矩脉动 与负
[3 *提出一
制算法，利用注入 电压
的方式来抵消电机
电流中的 分量，抑
制电磁转矩脉动，但由于引入
电流环多重
PI控制器，计算
增加。
本文 通过转矩电
方法解决由
电机齿槽转矩、机械加工装配工艺不完善等电机
工与装配误差往往也会造成电机磁路偏离设计
值，
的转矩脉动。
制转矩脉动的
以分为两类:一
电机设计、制造工艺的改进;另一
用
应的控制方法&针 第二类方法，文献[2 *尝
在PMSM速度控制环 用一种重复控制与 PI控制相结合的方案，以 制周期性扰动 的 转速脉动， 重复控制会占用处理器的存储空
间，且在转速变化条件下需重新设计参数。文献
Shanghai 200444，China; 2. School of Electronicc and Information, Jiangsu University of Science and Technology,
一种降低永磁电机转矩脉动的方法
式中，Tcog表示齿槽转矩，Am表示电磁转矩，P 表示电机极对数，谍示转子旋转的角速度，eo表示空 载反电势，iq表示交轴电流，id表示直轴电流，顶表示 交轴电感，Xi表示直轴电感。由式（1）可以看出，永
磁电机的转矩脉动主要由齿槽转矩、谐波转矩和磁阻 转矩（凸极转子结构）产生。本文研究表贴式转子结 构，磁钢的磁导率可以近似为无穷大，磁阻转矩可以 忽略不计，文章主要通过削弱谐波磁场和齿槽转矩来 减小转矩脉动。永磁磁场是永磁电机的主磁场，磁钢 的尺寸不仅影响齿槽转矩，还会影响永磁磁场的谐波 含量，所以下文将对磁钢的参数进行优化。 1.1磁钢极弧系数和偏心距优化原理
改磁钢极弧系数和偏心距优化了电机的转矩脉动。推
22
一种降低永磁电机转矩脉动的方法
2019N4
导了转子分段斜极的齿槽转矩表达式，并确定转子分 段斜极的最佳角度，计算与分析了转子分段斜极的齿 槽转矩和输出转矩。最后提供了一种实现转子Zigzag 分段斜极的结构方案。
1磁钢尺寸的组合优化
永磁电机的输岀转矩可以表示为问：
0前言
随着国民经济和国防建设的高速发展，人们对永 磁电机的控制精度和平稳性要求越来越高。电机输出 转矩不平稳将会影响系统控制的精度，造成螺丝松动、 进一步加剧电机的机械和电磁噪声。减小永磁电机的 振动和噪声，降低输出转矩脉动是一个亟待解决的问 题。转矩脉动主要来源于永磁电机本体设计制造和控 制器两个方面，本文通过削弱电机本体的齿槽转矩和
导了内置式永磁电机磁极不对称时的齿槽转矩表达式, 通过全局优化算法和有限元优化得到最佳不对称角度。
文献［10］研究了分段斜极角度与分段数量的关系，并提 出一种分段斜极的结构方案。文献［11］结合转子分段斜 极技术和遗传算法有效削弱了齿槽转矩。文献［12］通过
永磁同步电动机转矩脉动抑制方法
永磁同步电动机转矩脉动抑制方法
永磁同步电动机转矩脉动抑制方法：
1、选择合适的调速器：采用选择性频率控制或脉冲宽度调制（PWM）技术可以有效减少转矩脉动。
2、改善电动机结构：通过改善电动机结构，例如增加永磁体的厚度，减少电动机的转子惯量，可以显著减少转矩脉动。
3、合理设计内部参数：合理的内部参数设计可以有效地抑制转矩脉动。
4、控制程序优化：通过优化控制程序，提高反馈系统的刚度，可以有效地抑制转矩脉动。
5、调整负载：调整负载可以减少转矩脉动，但是也要考虑负载对电动机的影响。
开关磁阻电机振动转矩抑制方法的研究
开关磁阻电机振动转矩抑制方法的研究开关磁阻电机是一种采用磁阻调节方式控制永磁体位置的电机。
由于其结构简单、响应速度快、动态性能好等特点，被广泛应用于工业和家用电器领域。
然而，在实际应用中，振动转矩是开关磁阻电机的一个普遍存在的问题。
振动转矩不仅会降低电机的工作效率，还会对电机的寿命和稳定性产生不良影响。
因此，研究开关磁阻电机振动转矩抑制方法具有重要的理论和实际意义。
开关磁阻电机振动转矩的产生主要是由于磁阻转矩的快速变化造成的。
磁阻转矩的大小与永磁体与磁场的角度有关，当永磁体转动时，磁阻转矩也会相应变化。
这种瞬时的转矩变化会引起电机振动。
因此，在研究开关磁阻电机振动转矩抑制方法时，需要从磁阻转矩的变化入手，找到减小其瞬时变化的方法。
一种常见的方法是降低磁阻转矩的幅度。
通过引入一个滤波器，在控制器输出的电流波形上滤除高频成分，可以减小磁阻转矩的波动。
另外，可以通过改变永磁体的形状和材料，优化磁场分布，使磁阻转矩变化更加稳定。
同时还可以利用传感器对永磁体位置进行实时监测，及时调整驱动信号，使得磁阻转矩变化平缓，减小振动转矩的幅度。
另一种方法是改进驱动算法。
传统的PID控制算法在控制开关磁阻电机时存在一定的局限性，无法很好地抑制振动转矩。
因此，研究新的驱动算法具有重要的意义。
一种常见的方法是采用模糊控制或神经网络控制算法，通过学习电机系统的动态特性，实时调整驱动信号，减小振动转矩的幅度。
另外，还可以采用预测控制算法，通过对未来转矩的预测，优化控制信号的生成，使得振动转矩的幅度更小。
此外，还可以通过改进电机结构来抑制振动转矩。
例如，可以对电机转子进行平衡设计，减小不平衡质量带来的振动转矩。
另外，可以采用双绝缘结构和分段绕组结构，减小转子铁心的震动对振动转矩的影响。
同时，还可以优化电机的机械结构，减小转子与定子之间的间隙，从而减小转矩的突变。
总之，开关磁阻电机振动转矩的抑制是一个复杂而重要的问题。
只有通过深入研究和探索，结合以上所述的方法，才能找到有效的解决方案。
表贴式永磁同步电机齿槽转矩抑制的方法
ｍ ｅ ｈｏ ｔ ｄ ．Ｓ ｕ ｐ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉ ｆ ｃ ｎｃ ａ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ，ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｇ ｉ ｇ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ
以及 国外相关齿槽转矩削弱方法 的现状 以及 削弱 电机 齿槽转 矩 的意义 进行 了综 述 ，详 细论述 了齿槽 转矩 产生 的机 理 ，从表贴式永 磁电机本体设计及参数优化 出发 ，分析文献 中齿槽 转矩主动削弱方法 的优缺点 。 关键词 ：永磁 同步电机 ；齿槽 转矩 ；表贴式永磁体
中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３；Ｔ Ｍ３ ５ １ ；Ｔ Ｍ３ ４ １ 文献标志码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ０ ０ １ ． ６ ８ ４ ８ （ ２ ０ １ ６ ） １ ２ ． ０ ０ ８ ９ ． ０ ６
Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ Ｒｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ Ｔｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ Ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｄ
Ｐｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎｔ Ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ Ｓｙ ｎｃ ｈｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｔ ｓ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｓ ｉ ｚ ｅ ，ｈ ｉ ｓ ｈ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ， ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｗ ｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｉ ｎ － ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ， ｈ ｏ ｍｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ．Ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｈ ａ ｓ ａ ｖ ｅ ｒ ｙ ｎ ｅ ｇ ａ － ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｅｃ ｂ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ．Ｃ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ａ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ，Ｓ Ｏ ｍａ ｎ ｙ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｏ ｎ ｈ ｏ ｗ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ．Ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ， ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｉ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ － ｌ ｙ ａ ｃ ｃ ｅ ｐ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ．Ｉ ｎ ｈｉ ｔ ｓ ｐ ａ ｅｒ ｐ ， ａ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｒ ｅ ｌ ｅ ｖ ｎｔ ａ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ｎｄ ａ ｗ ｅ ａ ｋ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ
永磁电机磁阻转矩的抑制方法
王兴华 , 励庆孚 , 石 山
(西安交通大学电气工程学院 , 710049, 西安)
摘要 :介绍了定子齿面加辅助凹槽和转子磁极分段移位两种抑制磁阻转矩的方法 .利用傅里叶分 解及能量虚位移法 , 推导了磁阻转矩的计算公式 .从谐波分析的角度 , 对齿面加辅助凹槽和转子磁 极分段移位的原理及其对磁阻转矩波形的影响进行了深入分析 , 指出齿面所加凹槽数应使 6q 为 奇数 , 凹槽结构和磁极边缘削角可影响磁阻转矩的波形 , 采用转子磁极分段移位可有效减小磁阻转 矩的基波分量 .通过二维有限元计算 , 证明该结论是正确的 . 关键词 :永磁电机 ;磁阻转矩 ;抑制方法 中图分类号 :T M351 文献标识码 :A
T 5(γ)= T 6(γ)= T 7(γ)= T 8(γ)=0
T 9(γ)=3K x 9[ 9sin18(3θ1 +3 γ)]
其磁阻转矩最低次谐波为 9 , 其中 3 次 、6 次谐波被
完全抵消 , 故幅值较前两者可明显降低 .
由上述分析结果可看出如下结论 .
(1)在满足式(1)的前提下 , 磁阻转矩的基波及
T(γ)=- W(γγ)=
∑ ∑ -4rgμl0
∞ i =1
m t =1
B 2i {cos[
2i p(θt + γ+αt)]
-
cos[ 2i p(θt + γ)] }=
∞m
∑ ∑ rgl
2 μ0 i =1
t =1
B 2i sin(i pαt )sin
2i p(θt +γ+αt / 2) =
∞m
∑ ∑ K
第 36 卷 第 6 期
西 安 交 通 大 学 学 报
2002 年 6 月
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3γ
+
5π) 3
=
3 Kx 3 [3sin6 (3θ1 + 3γ) ]
同理有
T4 (γ) = T5 (γ) = T7 (γ) = T8 (γ) = 0 T6 (γ) = 3 Kx 6 [3sin12 (3θ1 + 3γ) ] T9 (γ) = 3 Kx 9 [3sin18 (3θ1 + 3γ) ]
根据能量虚位移法 ,永磁电机磁阻转矩为
T (γ)
=-
5 W (γ) 5γ
=
∞m
∑∑ -
rgl
4μ0
i =1
t =1
B
2 i
{
co
s[
2
i
p
(θt
+ γ + αt)
]
-
cos[2 i p (θt + γ) ]} =
∞m
∑∑ rgl
2μ0
i =1
t =1
B
2 i
si
n
(
i
pαt )
sin
2 i p (θt + γ + αt/ 2)
577
本文主要从电机设计角度讨论磁阻转矩的消除 方法. 文献[ 1 ]利用遗传算法优化铁心形状 ,以减小 磁阻转矩. 文献[ 2 ]讨论了磁场分布形状对磁阻转矩 波动的影响 ,指出采用正弦化磁场分布可以有效减 小磁阻转矩 ,但会使电磁转矩波动加大. 文献 [ 3 ]较 全面地介绍了在分数槽绕组中 ,磁阻转矩与永磁体 极弧系数和每极每相槽数 q 之间的配合关系 ,可有 效消除磁阻转矩 ,但它忽略了气隙磁导的高次谐波 含量. 文献[ 4 ]介绍了利用斜槽消除磁阻转矩的一种 解析计算方法 ,但斜槽对于槽数较少的微型永磁电 机不适用. 基于以上问题 ,本文首先分析 、推导了磁 阻转矩的计算公式 ,然后从谐波分析的角度对定子 齿面加辅助凹槽 、转子磁极分段移位消除磁阻转矩 的原理进行了阐述 ,提出了消除磁阻转矩的方法和 实现原则 ,通过二维有限元的计算结果对比 ,证明本 文的结论是正确的 ,从而为永磁电机的设计提供了 依据.
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西 安 交 通 大 学 学 报 第 36 卷
i
2π ∞
∫∑ 2rμgl0 0
B 2icos2 [ i p (θ + γ) ] +
i
∞
∞
∑ ∑ 2 BiBjcos[ ip (θ+γ) ]cos[ jp (θ+γ) ] dθ =
i = 1 j = i +1 , i +2
2π ∞
∫∑ 2rμgl0 0
B 2icos2 [ i p (θ + γ) ] dθ =
小磁阻转矩.
(2) 加辅助凹槽时 , 应使每对极的槽数 6 q 为奇
数 ,这样相邻 N 、S 极下齿槽的磁阻转矩相位差为
180°,磁阻转矩可互相抵消 ; 若 6 q 为偶数 , 则相邻
N 、S 极下齿槽的磁阻转矩相位相同 , 合成磁阻转矩
加倍 ,且其最低谐波次数降为 3 q.
为了证明上述结论的正确性 , 利用二维有限元程
一缺陷 ,国内外学者进行了大量研究 ,提出了一系列 方法 ,这些方法大致分为两类 :一是从控制策略上加 以抵消 ,如谐波电流控制 、力矩观测控制等 ,是一种 被动式的抑制方法 ;二是从电机本体的结构参数出 发 ,利用电机结构设计以抵消磁阻转矩 ,是一种主动 的本质性的消除方法.
收稿日期 : 2001211212. 作者简介 : 王兴华 (1969～) ,男 ,博士生 ,现为山东大学讲师 ;励庆孚 (联系人) ,男 ,教授 ,博士生 导师.
1 磁阻转矩的计算
永磁电机的磁阻转矩是在电枢绕组不通电的状 态下 ,由永磁体产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用 在圆周方向产生的转矩 ,又称齿槽定位力矩. 当永磁电机极弧系数 αp 与每极每相槽数 q 符 合
αp
=1
-
K 6q
K
= 1 ,2 , …,6 q -
1
(1)
时 ,电机的磁阻转矩理论上应为 0[3 ] , 但是由于永磁
i
∑∑∫ ∞
m
θ
t
+αi
2rμgl0
i
B 2icos2 [ i p (θ + γ) ]dθ
t =1 θ
(3)
t
式中 : r 为气隙平均半径 ; g 为气隙长度 ; l 为电枢
铁心轴向长度 ; m 为槽数 ;αt 为槽距角 ;θt 为第 t 个 槽节距的起始位置 ,且θt =θ1 + ( t - 1)αt .
T5 (γ) = T6 (γ) = T7 (γ) = T8 (γ) = 0
T9 (γ) = 3 Kx 9 [9sin18 (3θ1 + 3γ) ]
其磁阻转矩最低次谐波为 9 , 其中 3 次 、6 次谐波被
完全抵消 ,故幅值较前两者可明显降低.
由上述分析结果可看出如下结论.
(1) 在满足式 (1) 的前提下 , 磁阻转矩的基波及
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第 6 期 王兴华 ,等 :永磁电机磁阻转矩的抑制方法
Method of Reducing Cogging Torque in Permanent Magnet Motor
W ang Xi nghua , L i Qi ngf u , S hi S han
( School of Electrical Engineering , Xi′an Jiaotong University , Xi′an 710049 , China)
数 i 的增高而减小 , 其对应的磁阻转矩幅值也相应
减小. 为讨论方便 , 以 2 次谐波作为磁阻转矩的基
波.
2 定子齿面加辅助凹槽
通常永磁电机采用调节极宽与槽节距比来减小
磁阻转矩 ,但效果不是很明显 ,而定子齿面加辅助凹
槽可以有效地减小磁阻转矩 , 对于每极每相槽数 q
较小的永磁电机非常适用.
图 1 为一台 6 极 9 槽永磁电机定子齿面未加凹
(1～6 q - 1) 次分量均被有效抵消 , 这与文献 [3 ]中
的结论相吻合 , 但对于 6 q 及其倍数次谐波则不能
消除 , 因此可通过加辅助凹槽 , 使电机的 q 值增大 ,
使磁阻转矩的最低次谐波次数增加 , 使式 (4) 中的
x i 降低 ,从而可有效减小磁阻转矩 ; 另一方面 , 增加
辅助凹槽 ,相当于增加了有效气隙长度 ,也有利于减
A 相绕组的轴线位置为坐标原点建立极坐标系 ,当
转子 N 极的轴线位于 γ角位置时 ,气隙磁密的傅里
叶展开式为
∞
∑ B (γ,θ) = B icos[ i p (θ + γ) 极对数. 气隙磁场储能为
2π ∞
∫∑ W (γ)
=
rgl
2μ0 0
B icos[ i p (θ + γ) ] 2dθ =
磁极的边缘效应及气隙磁导的高次谐波含量 , 导致
磁阻转矩并不为 0. 可以用能量虚位移法来计算磁
阻转矩 ,即利用电机总的励磁磁能对电机转角的变
化率进行磁阻转矩计算.
永磁电机磁能储存在气隙 、铁心和永磁体内. 当
只有永磁体激磁时 , 引起磁阻转矩的磁能变化主要
在气隙内 ,可以忽略铁心 、永磁体内的磁能变化. 以
2 次谐波为
T2 (γ)
= 3 Kx2
sin4 (3θ1
+
3γ
+
π
) 3
+
sin4 (3θ1 + 3γ +π) + sin4 (3θ1 + 3γ + 5π3 ) = 0
3 次谐波为
T3 (γ)
= 3 Kx3
sin6 (3θ1
+
3γ
+
π 3)
+
sin6 (3θ1
+ 3γ +π)
+ sin6 (3θ1
+
第 36 卷 第 6 期
西 安 交 通 大 学 学 报
2002 年 6 月
J OU RNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSIT Y
文章编号 :0253 - 987X(2002) 0620576204
永磁电机磁阻转矩的抑制方法
Vol. 36 №6 J un. 2002
序对图 1 情况下的磁阻转矩进行了计算. 图 2 所示
为其相应的磁阻转矩计算波形 ,其中曲线 1 对应图
1a
结构的磁阻转
槽 、加 1 个凹槽 、加 2 个凹槽的结构图. 可根据式 (4)
来分析上述各种情况下的磁阻转矩的特点. 如图 1a
所示 ,定子齿面未加凹槽 ,其 6 q = 3 , 为奇数 , 磁阻转
矩的 1 次谐波为
T1 (γ)
= 3 Kx1
sin2 (3θ1
+
3γ
+
π 3)
+
sin2 (3θ1 + 3γ +π) + sin2 (3θ1 + 3γ + 5π3 ) = 0
Abstract : Two met hods of reducing cogging torque , namely , t he stator toot h notching and t he two rotor pole stacks shifting are presented. The calculation formula of t he cogging torque are derived by t he Fourier decomposition and t he virt ual displacement met hod. Based on t he analysis of t he harmon2 ics , t he mechanism of t he present met hods and t he effect of t he met hods on t he waveforms of t he cog2 ging torque are clarified and analyzed. Some important conclusions are pointed out :t he number of t he notches should be chosen to make t he 6 q equal to an odd ;t he dimension of t he notches and cutting off pole corners can affect t he waveforms of t he cogging torque ; and t he basic component of t he cogging torque can be reduced by shifting t he pole into two stacks. Keywords : perm anent m agnet m otor ; coggi ng torque ; rest rai n met hod