基于PSO算法的船用永磁电机齿槽转矩优化

高效率、高转矩密度特性使得永磁电机已被广泛应用于舰船推进领域,然而永磁电机的齿槽转矩却降低了电机的性能。永磁电机齿槽转矩受多个电机参数的影响,这些参数与电机齿槽转矩之间存在非线性关系,通过参数优化来削弱齿槽转矩成为永磁电机齿槽转矩研究的重点。提出一种基于粒子群算法的永磁电机齿槽转矩优化方法,该方法选择对齿槽转矩影响较大的极弧系数、永磁体厚度和定子槽宽度3个参数为优化变量,以齿槽转矩峰值最小为优化目标,在对永磁电机齿槽转矩解析模型进行变形和简化的基础上,使用粒子群算法对解析模型进行参数优化,得到最优参数组合,并用有限元方法进行验证。结果表明,经该优化方法优化后,电机的齿槽转矩大幅降低。     

全谐波永磁同步电机对比分析研究

本文提出了全谐波转矩永磁电机。在现有永磁电机材料和结构的基础上,通过对电机定子绕组改进和优化控制,使其产生富含谐波的定子旋转磁场,并与永磁转子磁场实时保持正交的相位关系,在满足电磁转矩最大化基本条件下,充分利用永磁同步电机的谐波磁场产生稳定的电磁转矩,从而达到提高转矩密度的目的。通过与传统永磁电机以及直流无刷电机进行对比分析,验证了全谐波永磁同步电机的优越性。     

叶环电驱桨的初步设计及其齿槽转矩的影响因素分析

[目的]齿槽转矩对叶环电驱桨(REDP)的桨盘振动影响很大,为了探究减小REDP齿槽转矩的方法,需要分析槽极数组合、齿槽形状和极弧系数等对齿槽转矩的影响。[方法]首先,根据已有的Ka4-50螺旋桨模型参数及永磁无刷直流电机的设计规范,设计36槽/26极的驱动电机。然后,利用磁路计算软件Maxwell Rmxprt分析不同槽数/极数组合、齿槽形状和极弧系数对齿槽转矩、磁通密度等电机性能的影响。[结果]结果表明:对于分数槽集中绕组电机,槽数与极数的最小公倍数越大,齿槽转矩的幅值越小;在开口槽、闭口槽及半闭口槽等几种齿槽形状中,半闭口槽的齿槽转矩最大,开口槽和闭口槽依次减小;极弧系数对齿槽转矩的影响呈现波动规律,在设计中需要通过具体分析来确定齿槽转矩最小值所对应的极弧系数。[结论]研究成果可为REDP的总体设计提供参考,也可为进一步研究电机对REDP振动噪声的影响提供一定的理论基础。     

横向磁场永磁推进电机控制器设计

随着舰船综合电力技术的发展,对舰船推进电机的要求也日益提高。当前研究热点着力于高功率密度和高转矩密度,横向磁场永磁推动电机以其特有的新型拓扑结构解决了传统电机电阻结构和磁路结构制约功率密度的问题。本文根据横向磁场特性建立了永磁推进电机的数学模型,设计了直接转矩控制器,并建立了电机控制模型的框架。该控制器使用磁滞比较方法得到控制变量,并动态调节驱动电压实现对电机的直接转矩控制。仿真结果及实验证明,使用直接转矩控制器对横向磁场永磁推进机具有更高的暂态响应速度。     

基于凸极效应的永磁同步电机振动分析

凸极率的改变会给齿槽转矩带来影响,同时相比较表贴式的结构,其更复杂的结构所带来的谐波也对电机的减振带来巨大的冲击。针对凸极效应所产生的问题,本文基于理论分析以及Ansys有限元仿真平台,对一台具有凸极效应的车用永磁同步电机进行研究,对不同凸极率对电机齿槽转矩以及径向电磁力密度进行对比分析。其次,对三维结构的定子冲片模态进行分析,讨论了可能产生共振的频率。最后,将径向电磁力与有限元模型相耦合,对电机的电磁力引起的振动进行谐响应分析,为车用永磁同步电机的凸极率选择和优化设计提供参考价值。     

船舶电力推进双三相永磁同步电机电流控制策略研究

双Y移30°永磁同步电机是一个强耦合的六维系统.为了实现转矩的解耦控制,将该系统经坐标变换,得到了两套绕组之间的耦合关系,建立了双三相永磁电机在双同步旋转坐标下系的电机模型,并基于此模型提出了带电流补偿的双绕组电流控制策略,通过空间矢量PWM技术对转矩和与定子电流进行统一控制.仿真研究表明,该电流控制策略能够减小定子谐波电流,减小电磁转矩脉动.     

永磁同步电机定子槽型对转矩脉动的影响分析

转矩脉动是高性能电机的一个重要指标,转矩脉动的大小,对电机的振动有很大的影响。本文通过研究改变表贴式永磁同步电机定子槽参数来分析转矩脉动的变化,并通过有限元仿真,找出槽参数与转矩脉动的关系,仿真表明,调整槽参数,可以减小转矩脉动,为表贴式永磁电机减小转矩脉动的设计提供参考。     

永磁电机气隙磁场计算比较研究

永磁电机气隙磁场的分布是永磁电机设计的基本问题,一般采用有限元数值分析法或者磁场解析分析法等方法来计算。论文对永磁电机气隙磁场的有限元分析方法和解析分析方法分别进行介绍和比较,为具体永磁电机的设计与分析计算提供方法参考。     

永磁同步电机失磁故障仿真研究

为了研究失磁故障对电机性能的影响,文章以小型船用永磁同步电机为研究对象,使用Maxwell软件建立仿真模型,采用等比例改变剩余磁感应强度和矫顽力的方法模拟均匀失磁故障,研究其对气隙磁密及转矩大小的影响,并提取定子电流、反电动势信号,运用傅里叶分析法分析谐波变化。仿真结果表明,随失磁程度增加,气隙径向磁密基波增大,转矩衰减常数增加,定子电流基波幅值逐渐减小,感应电动势基波幅值逐渐增大。     

气隙大小对五相异步电动机性能影响的分析

感应电机的气隙大小直接影响电机运行的各项性能指标,是电机设计和优化过程中最为关注的参数之一。本文以一个五相异步电动机为例,在ansoft的二维瞬态场中建立了其模型,并对其在不同气隙大小情况下的空载及负载运行状况进行了仿真研究,得出了气隙的改变对电动机的功率因数、谐波磁场、转矩脉动、和附加损耗的影响,为进一步对电机进行优化打下了基础。