电磁转矩

摘要： 针对基于有限元法(FEM)的常规优化方法存在计算量大、耗时长的问题,提出一种磁场解析模型与遗传算法相结合的轴向磁通永磁电机(AFPMM)多目标优化设计方法,该方法能够在保证一定计算精度的前提下快速实现电机的优化设计。首先,将AFPMM从复杂的三维模型等效为二维模型,通过子域法得到了电机的磁场解析模型,利用麦克斯韦张量法求出电机的电磁转矩;然后,将解析计算结果与FEM计算结果进行对比,验证了该磁场解析模型的准确性;最后,该方法以电磁转矩平均值和电机有效成本为优化目标,将解析模型与遗传算法相结合进行全局优化,以获取具有更优电磁转矩与有效成本的设计方案。优化结果表明,优化后AFPMM的电磁转矩平均值增大了11.91%,有效成本降低了9.81%,验证了解析模型与遗传算法结合的优化方法的有效性与实用性。

摘要： 设计出一种锥形转子磁力耦合器(conical rotor magnetic coupler,CRMC),将CRMC简化为径向及轴向的组合模型,利用等效磁路法分别得出各模型的气隙磁密和电磁转矩表达式;计算并验证了电磁转矩T与转差率s的关系,并据此分析了CRMC的运行特性。通过有限元模型仿真,得到了输出转速、转矩及功率随CRMC轴向耦合长度的关系曲线,验证了CRMC应用于离心式负载时具有较好的节能效果,并且其调速效率也很高。

摘要： 旋转电机的转矩特性直接关系到是否满足工程上选型所需求的驱动力。当负载特性曲线与电动机的转矩特性曲线相交于一点时,交点构成了电动机的与拖动负载的电力拖动系统运行点。Ansys Maxwell有限元仿真分析结果是否准确,最直观的验证方法就是观察转矩的波形图,是否达到预期值。重点分析了转矩的形成原因,以及电磁转矩的理论分析,结合软件对一台感应电动机进行仿真分析,得出软件的计算转矩就是电磁转矩,确定转差率是影响转矩的唯一因素,对比了不同转差率下的转矩大小,最终验证了仿真结果的准确性。

摘要： 针对无刷双馈发电机定子绕组匝间短路的暂态电磁特性,采用多回路模型和有限元模型相结合的方法,建立了用于分析定子绕组短路故障的无刷双馈发电机场路耦合模型,充分考虑齿槽效应,铁磁材料饱和以及涡流效应等因素的影响。对发电机匝间故障前后暂态和稳态下的电磁转矩特征进行了频谱分析,在此基础上研究了不同频率电磁转矩分量随故障匝数及故障位置的变化特征,同时给出了相同故障匝数不同短路位置下定子两套绕组三相电流的规律特征。结果表明:当功率绕组发生匝间短路时,电磁转矩会产生二倍基频和f;±f;频率分量(f;为功率绕组频率,f;为控制绕组频率),对无刷双馈发电机定子绕组匝间短路故障监测和诊断具有参考意义。

摘要： 当前低速大转矩传动系统存在机械振动、刚性摩擦等问题,根据调制型磁齿轮效应,磁场调制型永磁齿轮电机(FPGM)可用于低速大转矩直驱。通过分析FPGM与分数槽集中绕组永磁同步电机(FSCW-PMSM)的绕组磁动势各次谐波在电机中的作用,定性比较两者的异同。通过建立FPGM和FSCW-PMSM的有限元模型,分析了两者转矩特性、功率因数和参数特性的区别,验证了FPGM产生大转矩的能力,并为关键参数的分析设计提供了参考。搭建FPGM样机空载试验平台,并将试验数据与有限元分析结果进行对比,证明以FPGM提供低速大转矩方案的可行性。

摘要： 基于摆线式永磁齿轮及环板式机械齿轮运行原理,提出一种环板式永磁齿轮(Ring-Plate Permanent Magnet Gear,RPPMG)结构,给出了RPPMG运行原理及结构参数计算方法;建立了RPPMG传动比及其电磁转矩模型,经有限元计算表明,所建模型与有限元计算结果相当,验证了所建模型的正确性;针对RPPMG转臂轴承受交变载荷作用且承载力较大问题,建立了RPPMG不平衡磁拉力计算模型并给出其分布曲线;为进一步提高转矩密度并减小RPPMG所受的不平衡磁拉力,通过控制变量法对RPPMG内、外永磁转子的轭铁厚度、永磁体厚度及最小气隙长度等参数进行了优化,结果表明:在总体积不变条件下,优化后的RPPMG转矩密度为241 kN·m/m^(3),较优化前提高了2.3%,不平衡磁拉力为2.3 kN,较优化前降低了11.1%.

摘要： 针对低温环境下材料性质改变引起的电机电磁力性能变化问题,本文对低温高速永磁电动机在偏心故障前后的电磁力分布和变化进行了分析,提出一种基于麦克斯韦张量法的电磁力计算模型,在此基础上对护套表面位置、定子齿顶、定子齿壁偏心故障前后的电磁力进行计算,并与常温下电磁力进行了比较。定量阐述了偏心故障前后电磁力的演变规律与应力集中位置,从电磁场参数、电磁转矩以及气隙电磁力时空特性三个角度验证了电磁力计算结果的合理性。电磁力的分析方法与结果为同类电机的电磁力计算提供了借鉴,为电机形变分析及结构优化设计奠定了基础。

摘要： 为了降低电机振动,优化电机性能,以某物流车用内置式50 kW永磁同步电机为例,分别分析电机在空载和额定负载2种工况下的运行特性,对电机的齿槽转矩、线反电势、输出转矩进行斜极优化,提高了电机的运行特性,并对电机矢量控制中的电流控制角进行参数化求解得到最优控制角,为改进设计提供理论依据。

摘要： 根据双绕组发电机与普通三相同步发电机的内在关系,参照三相电机突然短路电磁转矩的分析方法,进行了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的电磁转矩解析分析,得到了简明的交变转矩、平均转矩及总电磁转矩的解析式,并通过试验进行了验证。所得双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路电磁转矩的计算式简明、准确、物理意义明确,特别适合于工程应用。

摘要： 在进行煤炭开采时,采煤机受到煤岩的载荷冲击作用容易造成截割机构的受损或破坏,在截割阻抗变化时,通过调节滚筒的转速来降低截割结构的载荷。在两种不同的控制方式中,采用截割结构的耦合模型对控制效果进行仿真分析,结果表明,采用两种控制方式均可降低截割机构的载荷作用,并通过优化可进一步降低采煤机的载荷作用,提高稳定性。

摘要： 六相电机的绕组中流过3、5次时间谐波电流产生的同次空间谐波磁动势为同步转速,能够产生恒定电磁转矩,当电磁转矩为驱动性质时,可以提高电机的转矩密度.本文建立了一台六相永磁同步电机样机模型,对样机注入不同幅值的3、5谐波电压,用有限元法分析其对电流、转矩等参数的影响.结果表明,在全桥或半桥逆变器接中线供电的情况下,给六相电机注入特定幅值的3、5次谐波电压,可以提高电机的功率密度,减小电流峰值,提高功率器件的利用率与可靠性,抑制转矩脉动.

摘要： 以机电能量转换为核心,以电动机电磁转矩的生成原理为基础,研究了电动机电磁转矩的数学模型以及基于矢量控制的电动机控制方法,并运用多领域统一建模语言Modelica,分析了纯电动汽车所用的永磁直流电动机,异步感应电动机和永磁同步电动机的Modelica模型.在MWorks仿真平台中通过具体模型测试分析了三种电动机的机械特性,满足工程实际要求,从而实现了电动机的多领域统一建模、整体控制和性能测试.对纯电动汽车用电动机的多领域统一建模、整体设计及性能分析具有较高的参考价值和指导意义,为新能源汽车用电动机的开发提供了一种适用于各类电动机模型的新的研究方法.

摘要： 本文对轴向磁通永磁涡流耦合器(简称APMCC)建立了准三维分层解析模型.基于三维等效磁路,解析了静态磁路;结合运动介质的欧姆定律和安培环路定理,解析了稳态气隙磁场;最后推导出电磁转矩的表达式.基于上述解析模型,本文结合田口法和响应曲面法对永磁涡流耦合器(简称PMEC)进行了多目标优化.最后通过三维有限元仿真验证了解析模型和优化方法的可行性.

摘要： 丰田汽车公司对第四代普锐斯混合动力汽车动力系统,特别是驱动用永磁同步电动机进行了重大改进,定子绕组由矩形导体的分段线圈构成,采用了全新的转子结构和磁钢布置方案.论文首先介绍了第四代电机及其性能参数,重点分析了转子结构参数对不同工况下电机电磁转矩的影响,并与第三代电机进行了比较分析.

摘要： 风速突变及电网短路故障等外界扰动将引起双馈感应发电机(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)风电系统产生轴系振荡,还可能引发风电并网系统产生低频振荡,从而不利于DFIG风电系统本身及其所并电网的安全稳定运行.本文采用电磁阻尼转矩分析法,推导常用控制模式下DFIG电磁转矩对轴系振荡阻尼特性的作用机理以获得其电气阻尼特性,在此基础上,详细分析风速、发电机参数以及系统控制参数对该电气阻尼的影响规律,最后利用DIgSILENT/PowerFactory仿真平台进行相关仿真验证.

摘要： 分析永磁同步电机电磁转矩的基础上,以电机最大转矩为优化目标,提出了有限元与多元回归预测模型以及深度学习算法相结合的永磁同步电机转矩优化设计方法.建立了永磁同步电机有限元模型,经有限元计算分析,得到对永磁同步电机最大转矩影响较大的结构参数,生成了深度学习神经网络训练样本,经训练得到了永磁同步电机多元回归预测模型,利用深度学习神经网络算法模型进行优化.通过有限元计算和多元回归预测模型拟合结果的比较,验证了模型的准确性.

摘要： 针对采用串联网侧变换器的双馈风电系统电机定子端电压灵活可控的特点,提出了适用于该系统的对称高电压穿越控制策略.该策略通过控制串联网侧变换器,实现电网电压对称骤升时发电机定子电压保持不变,从而抑制定子磁链的暂态直流分量,使得电机转子过电压及过电流得到有效抑制,且可有效减小发电机电磁转矩及功率的波动.在变流器电流容量的约束下,故障期间通过控制机侧变换器与并联网侧变换器吸收无功功率,可实现该系统对电网的故障暂态无功支持.仿真结果表明,所提控制策略既能保证在电网发生对称骤升故障期间双馈风电系统不脱网运行,又可使该系统为电网电压的恢复提供无功支持.

摘要： 介绍了一种永磁同步电机,它采用轴向气隙磁场,薄片状的三相对称印制绕组粘贴在无槽的卷绕式铁心定子上.将有刷印制绕组剪断成6个绕组,再连接得到三相对称印制绕组.对绕组、磁极的尺寸参数优化设计后,电机的电磁转矩脉动峰峰值可控制在1％以内.电机具有轴向尺寸小、无齿槽效应、无定位转矩、转矩脉动小和功率密度高等优点,具有较好的应用前景.

摘要： 谐波磁力齿轮具有高传动比下输出转矩密度大的特点,准确获得其气隙磁场分布是谐波磁力齿轮设计及优化的关键.文章将分式线性变换与比磁导函数相结合,获得偏心谐波磁力齿轮气隙磁场的解析解.与有限元分析结果对比,解析法所得的气隙磁密、电磁转矩基本一致,验证了解析模型的有效性和正确性.

摘要： 电梯运行的平稳性、舒适性在很大程度上取决于电梯运行速度曲线的设计.对电梯的几种速度控制算法进行了比较研究.针对传统梯形速度曲线加速度变化不连续、柔性冲击大的问题,讨论了S形速度控制算法和三角函数速度控制算法,并构建了位置-速度-电流三闭环驱动系统的仿真和现场实验平台.实验结果表明,三角函数速度控制算法不仅柔性好,而且计算简单,更容易满足高速的要求.

摘要： 本发明涉及一种导磁电磁线及其构成的低齿槽转矩和转矩脉动的无槽电机，导磁电磁线包括第一绝缘层、导电层和导磁层；第一绝缘层截面为环型结构；导电层采用铜质材料制成，位于第一绝缘层内，导电层截面也采用环形结构；导磁层位于导电层内，采用柱状结构；第一绝缘层的厚度根据绝缘材料和工作电压决定，导电层的厚度和导磁层的直径根据需要设置。无槽电机的定子绕组采用导磁电磁线制成，其每匝线圈均由第一线圈边、第二线圈边、第一端部导线和第二端部导线构成；第一线圈边与第二线圈边的一端通过第一端部导线连接，另一端通过第二端部导线连接；第一线圈边和第二线圈边均采用导磁电磁线。本发明能减小无槽永磁电机的永磁体用量和无槽异步电机的励磁电流，降低造价，提高性能。

摘要： 本发明涉及一种导磁电磁线及其构成的低齿槽转矩和转矩脉动的无槽电机，导磁电磁线包括第一绝缘层、导电层和导磁层；第一绝缘层截面为环型结构；导电层采用铜质材料制成，位于第一绝缘层内，导电层截面也采用环形结构；导磁层位于导电层内，采用柱状结构；第一绝缘层的厚度根据绝缘材料和工作电压决定，导电层的厚度和导磁层的直径根据需要设置。无槽电机的定子绕组采用导磁电磁线制成，其每匝线圈均由第一线圈边、第二线圈边、第一端部导线和第二端部导线构成；第一线圈边与第二线圈边的一端通过第一端部导线连接，另一端通过第二端部导线连接；第一线圈边和第二线圈边均采用导磁电磁线。本发明能减小无槽永磁电机的永磁体用量和无槽异步电机的励磁电流，降低造价，提高性能。

摘要： 本申请涉及一种高起动转矩多速电动机及其电磁设计，S1高起动转矩多速电动机电磁设计准则,通过对油田抽油机的负载特点和对双速电动机的转矩、效率及功率因数的分析，总结得到了油田抽油机用高起动转矩双速电动机的设计准则；S2提高高起动转矩多速电动机技术措施，由于抽油机对电动机起动转矩要求较高，正常运行时又常常处于轻载状态，因此设计中重点考虑起动转矩、最小转矩，综合分析；S3高起动转矩多速电动机的主要技术指标包括起动性能，还包括电动机在输出功率、电压及频率为额定时，其效率和补偿后的功率因数的保证值。根据油田生产状况，对电动机进行有级调速调参，减少自身空载损耗，具有节约国家电力投资的效果。

摘要： 本发明公开了一种考虑磁密轴向分布的电机空载损耗与电磁转矩计算方法，针对混合定子铁芯电机，将经典损耗计算中的磁密幅值由常数替换为沿轴向变化的磁密幅值分布函数，在定子四个典型位置处取测点仿真分析，得测点在各轴向位置点的磁密幅值，并将其与对应单一材质定子中的磁密幅值作差，获得磁密幅值差值并用最小二乘法拟合，从而得到磁密幅值分布函数，再把各测点的损耗密度函数乘以相应测点区域面积，在轴向进行积分，得到电机空载定子损耗；并在原有电磁转矩计算基础上，在电机气隙中等间距取若干轴向位置点，仿真得到对应的磁密幅值，通过轴向积分得到电磁转矩；本发明能够较为精确地计算混合定子铁芯电机的空载损耗和电磁转矩。

摘要： 本发明公开了一种基于高斯过程回归的永磁球形电机电磁转矩建模方法，包括以下步骤：步骤一，根据永磁球形电机机械结构在电磁分析软件中建立球形电机模型；步骤二，在函数空间下定义一个高斯过程；步骤三，根据电机转子永磁体分布规律，对实验数据进行分析，确定核函数为自相关确定二维高斯核函数；步骤四，采用极大似然估计法，获得高斯过程回归的最优超参数，确定永磁球形电机线圈1的电磁转矩模型f1*；步骤五，重复步骤一到步骤四，确定其他线圈的电磁转矩模型，最终确定永磁球形电机电磁转矩模型。本发明降低了建模的难度，减少了获取数据的时间成本，对不同结构的球形电机有通用性。

摘要： 一种永磁同步电机定子磁链检测电磁转矩的最大转矩电流比的控制方法，其特征在于：该方法利用永磁同步电机在同步轴系下的定子磁链来检测电磁转矩，其计算方法无需定子电感Ld、Lq和永磁体磁链ψf等随电机运行状态变化较大的参数，保证了不同运行状态下电磁转矩计算的精确性。引入电磁转矩计算值的增量作为反馈，建立转矩角的自动寻优算法并通过转矩角的闭环控制得到定子d、q轴电流的给定值，在定子d、q轴电流的闭环控制的作用下实现最大转矩电流比的精确控制。该方法既提高了控制系统鲁棒性，又具有良好的稳态控制精度和动态跟踪能力，特别适用具有宽运行范围和希望最大限度发挥转矩潜能的永磁同步电机的控制领域。

摘要： 本发明公开了一种同步磁阻电机电磁转矩观测方法及控制系统，涉及步磁阻电机控制技术领域，该方法包括：注入互补的高频方波电压信号，并对产生的dq轴总电流进行采样；基于相邻两个周期dq轴高频响应电流对称的特性以对采集的dq轴总电流进行信号分离，得到dq轴高频响应信号；提取dq轴高频响应信号的包络线，计算同步磁阻电机的dq轴电感；根据dq轴电感计算同步磁阻电机电磁转矩。本发明可以解决现有的基于高频注入法的同步磁阻电机转矩观测法的转矩脉动较大，使用滤波器较多导致芯片运算负荷重的问题。

摘要： 本申请的振镜电磁转矩方向与角度检测装置极性匹配方法及装置,所述方法包括：在振镜的偏转角度闭环控制模块正常工作前，采集振镜角度检测装置输出的第一振镜角度信号；通过基准信号生成控制信号，控制功率放大模块向振镜定子绕组输入激励信号后，采集第二振镜角度信号；判断振镜电磁转矩方向与振镜角度检测装置输出的角度信号变化量的极性是否匹配；若极性不匹配，设置第一极性调整因子；在偏转角度闭环控制模块正常工作后，利用第一极性调整因子对输出信号进行极性反转，确保振镜的偏转角度闭环控制模块对振镜系统进行负反馈控制。该方法无需人工介入，在检测到极性不匹配时可进行自动匹配，有效提升振镜系统的生产效率及驱动器的自适应控制力。

摘要： 本发明公开了一种永磁同步电机电磁转矩的估算方法，通过改进后的扩展卡尔曼滤波算法进行永磁同步电机电感值的在线更新，之后将实时更新的电感值引入构建的磁链观测器中完成对于永磁同步电机转子磁链的估算，最后根据磁链与转矩之间的关系计算得出永磁同步电机电磁转矩的值；本发明能够有效消除电感失配对于磁链估计的影响，提升了电磁转矩估算的准确度与系统的参数鲁棒性。

摘要： 本发明公开了一种基于附加电磁转矩的双馈风电机组次同步谐振抑制方法，通过三相异步电机的磁链方程和三相异步电机的转子侧电磁转矩表达式构建转子侧电磁转矩变化量和转子转速扰动量之间的传递函数，从而根据传递函数从物理层面推导出次同步谐振的产生机理，进而根据次同步谐振的产生机理在转子侧变流器的d轴控制器中附加用于对目标双馈风电机组附加电磁转矩的次同步谐振阻尼控制策略，使目标双馈风电机组产生一个与转子转速扰动量的相位相反的电磁转矩，从而能够有效抑制双馈风电机组经串补输电线路向外输送风电的输电系统的次同步谐振。