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电气化行业的最新科研集锦(三十)

2024-04-01


01.极槽配合对表贴式交流永磁同步电机齿槽转矩的影响分析

齿槽转矩是一种特殊的转矩,它是由永磁体和定子齿槽之间的相互作用引起的。在电机运行时,齿槽转矩会对电机的效率和稳定性产生负面影响,导致电机振动和噪音增加。本文采用能量法和有限元仿真分析不同极槽配合对电机齿槽转矩的影响,通过优化极槽配合数和磁极偏心距离,有效降低了齿槽转矩,并将仿真结果与样机测试数据进行了对比,证实了优化方案的可行性。研究结果表明,合理选取极槽配合并结合磁极偏心的方法可以有效减小齿槽扭矩,提高电机的性能和稳定性。因此,该研究对于优化电机性能和稳定性具有重要意义。

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02.绕组节距不对称对永磁同步电机性能的影响与仿真分析

永磁同步电机效率高、可控性好,通常被用作在伺服系统中作为动力元件,随着永磁同步电机在航空航天领域的推广应用,对功率密度和性能的要求越来越高,永磁同步电机的绕组设计和嵌放方式已与传统结构有较大变化,手工绕制仍是这类电机绕组的主要安放方式。当电机的绕组匝数、槽数较多,跨距为非整距时,手工绕制过程中容易引起节距不对称。本文通过理论分析,建立永磁同步电机交流绕组向量模型和有限元分析模型,分析了绕组跨距不对称时,对电机电感、电阻,空载反电势、转矩和转矩脉动的影响。

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03.新能源商用车高转矩密度永磁同步电机设计

采用有限元分析方法,设计了一款额定功率60kW的新能源商用车永磁同步电机。利用参数化分析方法,研究了定子槽深和隔磁桥厚度等关键尺寸对电机转矩密度的影响。对V字型转子磁钢的夹角进行了参数化寻优,以抑制磁场谐波含量并减小电机的转矩波动。样机主要性能参数的试验结果表明,该电机的有效转矩密度达到21.5N·m/kg,最高效率96.1%,且效率大于85%的高效运行区域占比达到89.6%。文章所述有限元参数化分析方法和电机关键结构参数优化方法,对提高电机转矩密度和扩大高效运行区间具有良好的效果。

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04.基于Motor-CAD的六相容错永磁同步电机仿真设计

为检验六相永磁同步电机的工作性能,对永磁同步电机的结构与特点进行分析,确定了其定转子内外径尺寸、气隙、槽型、轴向长度、极槽数等主要参数;基于Motor-CAD电机仿真软件,对六相容错永磁同步电机进行电磁计算,分析了不同齿宽、槽圆角半径、槽数、永磁体弧长下电机转矩脉动、齿槽转矩的变化,得到了转速为1 500 r/min下的转矩脉动、齿槽转矩、电机最大可能转矩等电机性能指标,并采用螺旋水道水冷方式对电机进行冷却设计,求解出电机各部分的温度数据。通过仿真实验发现,设计的电机符合转矩和温度要求。

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05.基于模型预测电流控制的双电机转速同步控制策略

常规的双电机转速同步控制系统中,两台永磁同步电机及其驱动器均采用基于比例积分(PI)的矢量控制方式,调试参数多,即使采用复杂的转速同步控制策略,双电机驱动系统的速度同步误差大,响应时间慢,抗扰性差。该文提出一种交叉耦合转速同步控制方法,输出大小相等方向相反的速度补偿量作用于双电机的速度环;使用扩张状态观测器观测负载转矩,将不可测负载扰动补偿于电流控制回路;采用模型预测电流控制算法,提高响应速度。使用Simulink建立双电机转速同步控制仿真模型,与常规转速同步控制方法对比,仿真结果表明提出的双电机驱动系统速度阶跃响应时间缩短了50%,暂态转速同步精度提高了65%,增强了系统的抗扰性。

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06.永磁同步电机无传感器控制研究综述

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的无传感器控制方法具有简化机械结构、降低成本和延长使用寿命等优点,受到了工程领域和学术界越来越多的关注。文章首先回顾了无传感器控制的不同技术方法,对高频信号注入法和基波激励法中的各种方法分别归纳和论述。然后,对位置信息提取方法进行了总结和比较,并且对速度闭环各种控制方法进行归类分析。对各类技术方法的优缺点进行了评述,对仍需要解决的问题进行了讨论。最后,展望了无传感器控制技术今后的研究趋势。

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07.高速永磁同步电机调速系统扰动抑制策略

绕组损耗是高频变压器总体损耗的重要组成部分,是影响磁性元件体积、效率和温升的关键性参数。由于利兹线的高频损耗小而广泛应用于高频变压器绕组,但其复杂的三维扭转结构导致准确、快速地计算绕组损耗十分困难。解析方法需要进行简化和近似处理,难以准确地表征绕组的高频涡流特性,有限元数值方法需要对每匝绕组精细化建模,导致计算资源耗费严重。采用具有等效复值材料特性的区域替代绕组区域的均匀化技术,能够实现二维磁场对涡流效应的表征,降低了精细化建模的计算成本。但等效区域的材料特性需要利用数值方法获得,增加了计算的复杂性。因此该文通过分析利兹线损耗机理,考虑利兹线截面形状对等效区域材料特性的影响,实现了圆形利兹线绕组等效复数磁导率的明确解析描述。建立了圆形利兹线绕组损耗计算模型,验证了等效复数磁导率计算邻近效应的准确性,实现了较宽频率范围内绕组损耗的准确预测。

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08.航空电源系统用高速实心式永磁同步电机设计

针对多电飞机航空电源系统日益增长的用电需求,设计了一台额定功率为75 kW、额定转速为65 000 r/min的高速实心式永磁同步电机。此类高速电机运行速度快、损耗密度大,其设计受到多物理场的共同约束。通过有限元仿真,从电磁场、机械场和温度场三个角度对电机性能、转子强度和冷却系统进行了设计,并通过试验验证了设计的合理性。分析结果为多电飞机电源系统电机产品提供了参考依据。

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