优化对称性降低V型内置式永磁电机齿槽转矩 被引量：6

1

作者 王群京 周建 +4 位作者 钱喆 李国丽 陈鑫 姜鸿 程义 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期55-62,共8页

降低齿槽转矩可以提升V型内置式永磁电机的振动和噪声性能。在分析齿槽转矩对称性的基础上,研究了转子参数对V型内置式永磁电机齿槽转矩对称性的影响,并给出了一组最优的参数组合,提高齿槽转矩波形的对称性,再结合转子分段错极的方法有... 降低齿槽转矩可以提升V型内置式永磁电机的振动和噪声性能。在分析齿槽转矩对称性的基础上,研究了转子参数对V型内置式永磁电机齿槽转矩对称性的影响,并给出了一组最优的参数组合,提高齿槽转矩波形的对称性,再结合转子分段错极的方法有效降低了电机齿槽转矩。通过二维和三维有限元仿真,分析了改进后的转子参数组合对电机性能的影响,验证了所提方法的可行性和有效性。仿真结果表明,在对电机性能影响较小的前提下,通过提高齿槽转矩对称性,较未优化前,V型内置式永磁电机齿槽转矩的削弱效果提升了近一倍。 展开更多

关键词 V型内置式永磁电机 对称性 齿槽转矩 转子分段错极 有限元仿真

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永磁材料及温度对内置式永磁电机性能及转矩脉动的影响 被引量：7

2

作者 王艾萌 李和明 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2008年第3期24-27,32,共5页

研究了不同的永磁材料及其温度对内置式永磁电机的性能影响。给出了现代牵引电机二维有限元瞬态模型,采用有限元方法计算了不同型号的铷铁硼永磁材料及不同温度时电机的转矩、转矩纹波及齿槽转矩,并对其进行了比较分析。其结论对电机设... 研究了不同的永磁材料及其温度对内置式永磁电机的性能影响。给出了现代牵引电机二维有限元瞬态模型,采用有限元方法计算了不同型号的铷铁硼永磁材料及不同温度时电机的转矩、转矩纹波及齿槽转矩,并对其进行了比较分析。其结论对电机设计研究者及工程师具有指导参考意义。 展开更多

关键词 有限元分析 内置式永磁电机 转矩纹波 齿槽效应转矩 铷铁硼(NdFeB)

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高速内置式永磁电机转子机械强度研究 被引量：15

3

作者 佟文明 次元平 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期45-50,共6页

为了研究高速内置式永磁电机转子机械强度,根据受力平衡原理,推导了极端情况下内置式高速永磁电机转子隔磁桥最大应力的解析计算公式。利用该解析公式和有限元方法分别分析了隔磁桥宽度对最大应力的影响规律,得到解析解和有限元计算结... 为了研究高速内置式永磁电机转子机械强度,根据受力平衡原理,推导了极端情况下内置式高速永磁电机转子隔磁桥最大应力的解析计算公式。利用该解析公式和有限元方法分别分析了隔磁桥宽度对最大应力的影响规律,得到解析解和有限元计算结果最大偏差在7.5%以内,证明了解析推导的正确性。通过将永磁体沿圆周方向进行分段,增加隔磁桥的数量,将应力分散到多个隔磁桥上,以减小应力最大值。利用有限元方法分析了永磁体不分段、分两段和分三段时转子强度和空载漏磁因数,通过与未分段进行对比,永磁体分两段和分三段时隔磁桥最大应力分别减小58.5%和71.2%,而空载漏磁因数随着分段数增加而增大。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 高速 隔磁桥 机械强度 漏磁因数

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内置式永磁电机齿槽转矩合成研究 被引量：3

4

作者 王佐民 李桂丹 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第23期190-194,共5页

采用了一种由单槽内置式永磁电机齿槽转矩合成多槽内置式永磁电机齿槽转矩的解析算法,推导了单槽内置式永磁电机齿槽转矩与多槽内置式永磁电机齿槽转矩的关系。该解析算法将单槽内置式永磁电机齿槽转矩展开为傅里叶级数,进而由单槽齿槽... 采用了一种由单槽内置式永磁电机齿槽转矩合成多槽内置式永磁电机齿槽转矩的解析算法,推导了单槽内置式永磁电机齿槽转矩与多槽内置式永磁电机齿槽转矩的关系。该解析算法将单槽内置式永磁电机齿槽转矩展开为傅里叶级数,进而由单槽齿槽转矩合成为多槽齿槽转矩。通过解析算法合成的全槽齿槽转矩与有限元仿真进行了对比,验证了该算法的正确性。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 齿槽转矩 解析合成 有限元

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基于内置式永磁电机驱动的电动汽车混合储能系统设计研究 被引量：3

5

作者 黄海波 张文林 《中国工程机械学报》 北大核心 2020年第1期68-73,共6页

针对电动汽车续航能力差、能源利用率低的问题,采用内置式永磁电机(IPM)驱动电动汽车,构造了电动机数学模型,提出了一种直接生成所需直流母线电压的矢量控制方案,用于最大转矩电流比(MTPA)条件下运行电动机。同时提出采用蓄电池、超级... 针对电动汽车续航能力差、能源利用率低的问题,采用内置式永磁电机(IPM)驱动电动汽车,构造了电动机数学模型,提出了一种直接生成所需直流母线电压的矢量控制方案,用于最大转矩电流比(MTPA)条件下运行电动机。同时提出采用蓄电池、超级电容器(UC)和单个双向DC/DC转换器组成混合储能系统(HESS),构造混合储能系统的集成控制方法,允许电动机在MTPA区域工作更长的时间。通过开展不同工况下实验研究,结果表明:通过单个双向DC/DC转换器的组成混合储能系统(HESS)可实现车辆功率控制,降低了转换器损耗,充分利用了存储设备中存储的能量。基于内置式永磁电动机驱动的电动汽车混合储能系统在不同工况下均能实现车辆的有效控制,提高能源利用率。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 混合储能系统 电动汽车 最大转矩电流比 DC/DC转换器

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内置式正弦磁极永磁电机性能分析

6

作者 甄东芳 孙大伟 +4 位作者 刘明凯 王通 马增华 宋宏志 刘源 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第5期584-593,共10页

【目的】内置式永磁(interior permanent magnet,IPM)电机因具有结构稳定、效率和功率因数高等优点被广泛用作井下潜油电机,油井井筒直径的限制和高温工作环境要求潜油永磁电机具有较高的转矩密度和较强的永磁体抗退磁能力。本文提出一... 【目的】内置式永磁(interior permanent magnet,IPM)电机因具有结构稳定、效率和功率因数高等优点被广泛用作井下潜油电机,油井井筒直径的限制和高温工作环境要求潜油永磁电机具有较高的转矩密度和较强的永磁体抗退磁能力。本文提出一种由一字型磁极和弓形磁极合成的正弦磁极,充分利用一字型磁极上方的转子空间,增加永磁体用量和d轴永磁体厚度,达到提高IPM电机功率密度和抗退磁能力的目的。【方法】保持一字型磁极尺寸恒定,采用有限元法分别研究了弓形磁极矢高对IPM电机短路电流、抗退磁能力以及空载和负载电磁性能的影响,并分析了内在原因。此外,采用等效圆环法研究了磁极矢高对转子铁心最大应力影响,保证转子机械强度。【结果】随着正弦磁极矢高的增加,尽管IPM电机的短路电流会随之增加,但其永磁体展现出更强的抗退磁能力;增加矢高虽会增加转子铁心的最大应力,但其最大应力远小于铁心材料的屈服应力,机械强度能满足实际需求;矢高较小时对IPM电机磁阻转矩的影响可以忽略,当矢高大于3 mm后,其磁阻转矩最大值随矢高的增加而下降明显,但总输出转矩一直随着矢高的增加而增加,转矩波动则随之减小。【结论】综合考虑磁极矢高对电机性能影响,选择了合适的正弦磁极尺寸,制造了样机并进行试验;试验结果与二维有限元仿真结果吻合良好,验证了提出的正弦磁极结构能有效提高IPM电机的转矩密度和抗退磁能力,为内置式永磁电机转子磁极设计提供了新的思路。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 潜油电机 正弦磁极 抗退磁能力 转矩密度 短路电流 转子应力 等效圆环法

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磁链分区的磁场增强型永磁电机全速域模型预测直接转矩控制 被引量：2

7

作者 朱孝勇 薛高鸣 徐磊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4480-4489,I0026,共11页

磁场增强型内置式永磁(flux intensifying interior permanent magnet,FI-IPM)电机的反凸极(L_(q)<L_(d))特性,使得正向d轴电流增强磁场,提高输出转矩的同时,也使得弱磁升速时d轴电流正负交替变化,电流角度变化大,磁链波动大,进而造... 磁场增强型内置式永磁(flux intensifying interior permanent magnet,FI-IPM)电机的反凸极(L_(q)<L_(d))特性,使得正向d轴电流增强磁场,提高输出转矩的同时,也使得弱磁升速时d轴电流正负交替变化,电流角度变化大,磁链波动大,进而造成转矩脉动大、电流畸变振荡、响应速度慢等问题。针对这些问题,该文提出一种基于磁链分区的磁场增强型内置式永磁电机全速域模型预测直接转矩控制控制策略。根据FI-IPM电机速度运行区域与磁链状态映射关系,构建磁链和转矩预测模型。在此基础上,提出磁链分区控制,引入磁链差值判断增磁和弱磁运行区,并进行磁链补偿,解决不同速度运行域之间切换的震荡和不稳定问题。最后,通过实验验证所提出控制策略的有效性,为该类电机在电驱动系统中的应用提供技术方案。 展开更多

关键词 磁场增强型内置式永磁电机 反凸极 模型预测直接转矩控制 磁链分区 全速域控制

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永磁体层数与定子槽数对内置式分数槽集中绕组永磁电机性能的影响分析 被引量：5

8

作者 王艾萌 魏胜军 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第5期61-67,76,共8页

为分析不同永磁体层数与定子槽数的作用效果,探究了具有多层永磁体结构的内置式分数槽集中绕组永磁同步电机的性能,设计并制造了9槽10极与18槽10极电机的仿真模型与原型机,采用有限元软件分析了不同永磁体层数与定子槽数对电机输出转矩... 为分析不同永磁体层数与定子槽数的作用效果,探究了具有多层永磁体结构的内置式分数槽集中绕组永磁同步电机的性能,设计并制造了9槽10极与18槽10极电机的仿真模型与原型机,采用有限元软件分析了不同永磁体层数与定子槽数对电机输出转矩、齿槽转矩、气隙磁密和齿部磁饱和等电磁特性的影响。理论分析及实验结果均表明,相比于9槽10极,18槽10极电机可以更好地抑制转矩脉动并提升平均输出转矩,同时,双层永磁体电机相比单层永磁体电机具有更优异的性能。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 分数槽集中绕组 转子结构 有限元分析

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电动汽车用内置式永磁同步电机转矩脉动分析及抑制 被引量：12

9

作者 王力新 王晓远 +1 位作者 高鹏 刘双双 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期6386-6396,共11页

针对内置式永磁同步电机转矩脉动大、转子结构复杂优化设计困难的问题,将转子上的隔磁桥抽象为转子虚槽,并研究转子虚槽位置对电机转矩性能的影响,在此基础上提出一种通用的优化转子结构降低转矩脉动的方法。首先,推导考虑转子虚槽影响... 针对内置式永磁同步电机转矩脉动大、转子结构复杂优化设计困难的问题,将转子上的隔磁桥抽象为转子虚槽,并研究转子虚槽位置对电机转矩性能的影响,在此基础上提出一种通用的优化转子结构降低转矩脉动的方法。首先,推导考虑转子虚槽影响的电机转矩的解析计算模型,并分析转子虚槽位置对电机转矩的影响规律,进而总结降低转矩脉动的电磁设计原则。对不同转子结构的内置式永磁同步电机进行有限元仿真计算,验证解析模型。然后,以一台8极48槽电动汽车用内置式永磁同步电机为例,根据降低转矩脉动的原则对转子结构进行优化。计算优化前后电机的电磁性能,结果表明该方法能够有效降低电机的转矩脉动。最后,通过样机试验验证了理论分析以及仿真的有效性,为解决电机转矩脉动大、转子结构优化困难提供了一种有效的方法。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 转矩脉动 转子虚槽 电动汽车

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电动汽车不对称转子永磁电机转矩脉动抑制 被引量：4

10

作者 王晓远 王力新 +2 位作者 高鹏 李天元 刘双双 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期46-54,共9页

针对内置式永磁同步电机转矩脉动大、转子结构复杂优化设计困难的问题,提出一种新型不对称转子结构,该转子结构相邻磁极的极弧系数不同,使得相邻磁极产生转矩脉动相位相反,从而实现对转矩脉动的抑制。首先,从理论上推导了不对称转子结... 针对内置式永磁同步电机转矩脉动大、转子结构复杂优化设计困难的问题,提出一种新型不对称转子结构,该转子结构相邻磁极的极弧系数不同,使得相邻磁极产生转矩脉动相位相反,从而实现对转矩脉动的抑制。首先,从理论上推导了不对称转子结构极弧系数与转矩脉动幅值、相位的关系,并根据理论总结出低转矩脉动不对称型内置式转子结构的设计原则。其次,根据总结的设计原则,设计一台30 kW电动汽车用不对称内置式转子电机并与原样机进行对比分析,对电机的电磁性能进行全面的比较评估。结果表明新型不对称转子结构在不明显影响其他主要电磁性能、不增加电机成本的同时能够有效抑制转矩脉动,转矩脉动下降29.4%。最后,制作通过样机试验验证了理论分析以及仿真的有效性,为内置式永磁同步电机转矩性能的提升提供理论支持。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 转矩脉动 不对称转子 极弧系数 解析分析 电磁设计

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发卡绕组双层内置式永磁同步电机设计与研究 被引量：15

11

作者 谢颖 李厚宇 +1 位作者 蔡蔚 何自豪 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期47-56,共10页

针对目前新能源汽车驱动电机高功率密度和高效率的要求,设计一台发卡绕组双层永磁体内置式永磁同步电机。首先,根据驱动电机设计指标与基本方程,利用有限元方法建立电机的二维模型,研究发卡绕组尺寸、定子槽口高度和宽度对绕组涡流损耗... 针对目前新能源汽车驱动电机高功率密度和高效率的要求,设计一台发卡绕组双层永磁体内置式永磁同步电机。首先,根据驱动电机设计指标与基本方程,利用有限元方法建立电机的二维模型,研究发卡绕组尺寸、定子槽口高度和宽度对绕组涡流损耗以及转矩性能的影响。其次,利用田口算法对双层V型磁极的永磁体尺寸进行优化,并且采用转子分段斜极降低了电机转矩脉动。通过对电机空载反电势、空载气隙磁密、齿槽转矩以及额定负载工况下的磁场分布与输出性能的计算与分析,表明电机具有良好的电磁性能。通过计算电机的各项损耗,得出了电机在不同工况下的效率Map图。最后,为保证电机安全运行,对转子结构进行机械强度校核,结果证明了电机设计方案的合理性。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 双层永磁体 发卡绕组 有限元计算 田口算法 转矩脉动

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高速内置式永磁同步电机转子强度的等效计算与分析 被引量：11

12

作者 韩雪岩 田东 《电气工程学报》 2016年第2期16-19,27,共5页

针对高速永磁电机转速高、产生的离心力会损坏永磁转子的问题,需要对电机的转子强度进行分析。在电机高速工作时,离心力成为主要因素,内置式永磁转子的保护桥承受自身和永磁体引起的离心力的作用,依据等效前后质量相等的原则,采用等效... 针对高速永磁电机转速高、产生的离心力会损坏永磁转子的问题,需要对电机的转子强度进行分析。在电机高速工作时,离心力成为主要因素,内置式永磁转子的保护桥承受自身和永磁体引起的离心力的作用,依据等效前后质量相等的原则,采用等效圆环法,将内置式高速永磁电机的转子进行等效处理,建立了等效圆环数学模型,推导出等效圆环的厚度与保护桥尺寸之间的关系,并对不同转速下,等效法计算的结果和有限元法计算的结果进行对比分析。对比结果表明:等效法能够有效地计算出转子强度,并且具有良好的准确性和实用性。 展开更多

关键词 高速电机 内置式永磁电机 两段式永磁体 等效环法 应力

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考虑磁桥非线性的内置式永磁同步电机空载电磁性能通用解析模型 被引量：8

13

作者 李世奇 佟文明 +1 位作者 贾建国 唐任远 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1421-1432,共12页

该文提出一种将子域法及等效磁路法相结合的新型解析模型,可在计及磁桥饱和的情况下,计算具有任意极槽配合的V型/U型/一字型内置式永磁电机的空载电磁性能。建模时首先根据转子结构将永磁体进行等效,以便于各子域的建立;为了考虑转子磁... 该文提出一种将子域法及等效磁路法相结合的新型解析模型,可在计及磁桥饱和的情况下,计算具有任意极槽配合的V型/U型/一字型内置式永磁电机的空载电磁性能。建模时首先根据转子结构将永磁体进行等效,以便于各子域的建立;为了考虑转子磁桥处的饱和,采用等效磁路法来计算磁桥处的磁导率,以便于相应子域边界条件方程的建立。电机无槽时的空载气隙磁通密度分布可以通过求解各子域交界面处边界条件方程组得到,然后通过保角映射的方法可考虑定子开槽的影响。该文所提模型可用于计算内置电机的空载气隙磁通密度分布、反电动势及齿槽转矩。将模型计算结果与实验测试及有限元计算结果进行对比,验证了所提出模型的有效性。与有限元法相比,该文所提模型具有建模速度快、耗时短,同时可达到近似精度的优点,这为相关电机的初始设计及优化带来了方便。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 子域法 等效磁路法 磁桥饱和

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采用转子开槽的内置永磁电机噪声抑制 被引量：3

14

作者 陈明轩 尹红彬 +2 位作者 高永超 石翔 刘从臻 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2022年第8期109-116,共8页

为削弱永磁同步电机的振动噪声,提出在转子表面开弧形槽的方法。针对V型内置式永磁电机,根据电磁力计算公式计算其频率倍数、空间阶次,并使用JMAG软件建立二维有限元模型。通过齿槽转矩和径向电磁力的仿真结果确定转子表面槽的最佳尺寸... 为削弱永磁同步电机的振动噪声,提出在转子表面开弧形槽的方法。针对V型内置式永磁电机,根据电磁力计算公式计算其频率倍数、空间阶次,并使用JMAG软件建立二维有限元模型。通过齿槽转矩和径向电磁力的仿真结果确定转子表面槽的最佳尺寸,并对比分析有无开槽情况下径向气隙磁密、齿槽转矩、振动加速度和噪声特性。结果表明开槽会削弱电磁力,减小齿槽转矩和高次谐波,降低振动与噪声。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 径向气隙磁密 振动和噪声 弧形槽

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车用永磁同步电机拓扑结构优化与实验研究 被引量：16

15

作者 宋腾飞 刘慧娟 +1 位作者 张振洋 刘威 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期44-53,共10页

为了满足电动汽车对永磁驱动电机要求功率密度高、调速范围广的性能需求,以一台商务车用60 kW永磁同步电机的电磁结构优化为例,首先通过电磁设计理论研究分析了影响永磁调速电机过载能力、调速范围的因素,并利用有限元电磁场计算软件建... 为了满足电动汽车对永磁驱动电机要求功率密度高、调速范围广的性能需求,以一台商务车用60 kW永磁同步电机的电磁结构优化为例,首先通过电磁设计理论研究分析了影响永磁调速电机过载能力、调速范围的因素,并利用有限元电磁场计算软件建立电机的有限元模型,计算并分析不同磁路结构中电机的d、q轴电感、凸极率、弱磁率等因素对其性能的影响,进而对电机的定、转子冲片的拓扑结构进行优化。最后,制造了实验样机,并搭建了电机控制系统的实验平台,试验测试了样机在不同工况下的性能,并与仿真结果进行了对比,验证了有限元设计的准确性和可行性,为电动汽车用电机的结构参数优化提供了参考方向。 展开更多

关键词 内置式永磁电机 电动汽车 弱磁能力 过载能力 调速范围

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电动汽车新型转子内置式永磁同步电动机转矩脉动与电磁振动抑制研究 被引量：29

16

作者 王道涵 彭晨 +2 位作者 王柄东 冯振康 张方旭 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期5289-5299,共11页

转矩脉动和电磁振动是评价电动汽车(electric vehicles,EVs)电机品质的2项重要因素。该文设计并研发一种新型两段式磁极转子结构,以降低电动汽车内置式永磁(interior permanent magnet,IPM)电机的转矩脉动和电磁振动。该结构的关键特征... 转矩脉动和电磁振动是评价电动汽车(electric vehicles,EVs)电机品质的2项重要因素。该文设计并研发一种新型两段式磁极转子结构,以降低电动汽车内置式永磁(interior permanent magnet,IPM)电机的转矩脉动和电磁振动。该结构的关键特征是转子由相同轴向长度的两段交错组合而成,不改变永磁体的尺寸和用量,每段转子上一个磁极的极弧宽度与其他磁极不同。受益于两段转子的交错安装,不等极弧宽度所引入的不平衡磁拉力被完全抵消。建立该电机的有限元模型和多物理场耦合分析模型,与一台传统磁极分段结构的10kW原型电机进行对比分析,对电机的电磁性能和振动响应进行全面的比较与评估。最后,分别制作新型两段式转子样机和传统磁极分段样机,对反电动势、齿槽转矩、矩角特性、瞬态转矩脉动和效率等进行试验对比。结果表明,所提出的新型两段式转子电机的转矩脉动、电磁振动抑制效果等性能均显著优于现有的磁极分段电机。该结构可推广到其他转子类型的永磁电机,具有重要的工程实用价值。 展开更多

关键词 电动汽车用内置式永磁电机 转矩脉动 电磁振动 分段转子

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