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基于磁极偏移的新型永磁同步电机性能研究∗王艾萌;马德军;舒思婉【摘要】48-slot 16-pole surface mounted permanent magnet synchronous generator model was established by Ansoft Maxwell. The cogging torque of permanent magnet generator was analysed in theoretically, and poles are shifted for different angles with the related theory, the original model and the new one that shifted were compared from the running performance of no load and on load. Simulation results show that is helpful to reduce the motor noise, vibration and control precision, to optimize the power quality.%应用Ansoft软件建立了48槽16极的表贴式永磁同步发电机模型，并以减小齿槽转矩为目的，分析了永磁发电机齿槽转矩的来源，依据磁极偏移原理对电机模型部分磁极做了不同角度的偏移，对磁极均分和磁极偏移后的新型电机模型从空载和负载情况下的运行性能做了对比研究。
仿真表明，有利于减小电机的噪声、振动及控制精度，优化了电能质量。
【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】5页(P33-36,40)【关键词】永磁同步发电机;磁极偏移;性能研究【作者】王艾萌;马德军;舒思婉【作者单位】华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，河北保定 071003;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，河北保定 071003;华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，河北保定 071003【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言永磁同步发电机(Permanent Magnet Synchro-nous Motor, PMSM)不需要励磁绕组和直流励磁电源，省去了容易出问题的集电环和电刷装置，成为无刷结构，具有结构简单、运行可靠、体积小、功率质量比与电机效率高、固有电压调整率低等一系列优点[1]。
内置式永磁同步电机不同转子拓扑结构对电机性能的影响分析李吉程;王爱元;王成敏;殷世雄
【期刊名称】《电机与控制应用》
【年(卷),期】2024(51)2
【摘要】为了研究不同转子拓扑结构对8极48槽内置式永磁同步电机(IPMSM)的电磁性能和噪声性能的影响,分别建立了单层无隔磁桥、单层有隔磁桥、双层无隔磁桥以及双层有隔磁桥转子拓扑结构的内置式永磁同步电机的有限元模型。
除转子拓扑结构以外,四种电机的定子拓扑结构、永磁体使用量等其它条件完全相同。
首先,对电机电磁性能和噪声性能进行相关的理论分析。
其次,建立四种电机的有限元模型,对四种电机的凸极率、输出转矩、转矩脉动以及空载反电势谐波畸变率等电磁性能进行比较分析,并对四种电机进行模态分析。
最后,比较了四种电机的振动响应和噪声特性。
结果表明,双层有隔磁桥转子结构的内置式永磁同步电机电磁性能最好,并且其噪声削弱效果也最好。
【总页数】10页(P103-112)
【作者】李吉程;王爱元;王成敏;殷世雄
【作者单位】上海电机学院电气学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM341
【相关文献】
1.转子分段斜极对内置式永磁同步电机性能的影响
2.内置式永磁同步电机转子结构基于灵敏性研究的优化分析
3.车用永磁同步电机的不同转子拓扑结构性能对比及振动噪声分析
4.不同转子拓扑对永磁同步电机性能的影响
5.内置式永磁同步电机不同转子拓扑结构的电磁性能及电磁振动噪声分析
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新型五相内嵌式永磁同步电机的转矩与损耗解析计算内嵌式永磁同步电机(IPMSM)以其高效率、高转矩密度的优势,在电动汽车等领域获得了广泛应用。
然而,为了充分利用磁阻转矩,IPMSM通常具有较高的电流密度且转子易饱和,进而导致较高的转矩脉动和损耗,这会使电机在运行过程中产生振动、噪声、发热、效率降低等不良现象。
因此,在IPMSM的设计与优化过程中,对其转矩和损耗的准确计算显得至关重要。
为了抑制IPMSM的转矩脉动,本文采用多相设计,将非对称结构和偏移极结构引入IPMSM,形成了一种新型五相非对称偏移极IPMSM,并通过优化极弧角与偏移角,有效地提升了该电机的转矩性能。
在此基础上,考虑定子开槽、磁饱和效应、非对称结构和磁极偏移的影响,提出了适用于该IPMSM的永磁转矩、磁阻转矩的解析方法,并揭示了其转矩脉动的产生和抑制机理。
此外,提出了三种基于定子磁密的铁耗解析方法,实现了对铁耗及效率的有效计算。
本文的研究内容涉及对IPMSM的设计与优化,对转矩与损耗相关参数的解析计算,以及对样机加工与实验验证等,为该类型电机的优化设计与解析计算提供了理论基础和技术借鉴。
本文的主要研究成果总结如下:1.提出了一种新型五相非对称偏移极IPMSM来提高转矩性能。
首先根据需求选择出合适的相数和极槽配比,设计出五相对称V型IPMSM。
在此基础上,通过优化极弧角和偏移角来降低电机的转矩脉动。
同时,分析了电机的转矩性能,验证了该设计方法的有效性。
2.提出了一种适用于所研究IPMSM的永磁转矩解析方法。
基于绕组函数理论,推导了定子磁动势的表达式;利用等效磁路模型,推导了气隙磁密和永磁体产生的转子磁动势的表达式;利用洛伦兹力定律,推导了转矩表达式。
同时,为了提高转矩解析的精度,详细考虑了非对称结构、磁极偏移和定子槽效应等因素的影响。
此外,通过有限元法验证了解析法的有效性,并分析了转矩脉动的产生与抑制机理。
3.提出了一种适用于所研究IPMSM的磁阻转矩解析方法。
永磁电机拓扑是指永磁电机定子和转子的配置和形状。
不同的拓扑结构会对电机的性能产生影响。
常见的永磁电机拓扑包括径向磁通、轴向磁通、横向磁通和磁通切换等。
这些拓扑结构各有特点，例如径向磁通电机更常见且更容易生产，但轴向磁通电机具有更高的功率和扭矩密度。
此外，还有一些特殊的永磁电机拓扑，如磁场调制型磁力齿轮和传统永磁同步电机复合而成的复合拓扑结构。
这种结构通过引入磁力齿轮的磁场变极和减速效应，可以成倍放大永磁电机的输出转矩，实现转矩密度的大幅提升。
在选择永磁电机拓扑时，需要根据具体的应用和设计限制进行考虑，例如电机的尺寸、重量、功率密度、扭矩密度、气隙、绕组因数、冷却和制造等因素。
同时，还需要考虑成本和可用性等因素。
总之，永磁电机拓扑是永磁电机设计和制造中的重要环节，需要根据具体的应用需求进行选择和优化。
永磁交流电机转子拓扑结构对比分析与优化设计发布时间：2023-02-20T08:45:32.039Z 来源：《科学与技术》2022年19期作者：王浩亮俞志君张学军[导读] 近年来由于控制技术的进步，内置式转子磁路结构的电机产品逐步出现，由于内置式转子结构可以充分利用转子磁路不对称所产生的磁阻转矩，提高电机的功率密度，使得电机的动态性能较表贴式转子结构有所改善，具有较大的应用意义且其制造工艺更为简单，尽管漏磁系数和加工成本会有一定的增大。
王浩亮俞志君张学军江苏远东电机制造有限公司江苏泰州 225500摘要：随着我国伺服电机技术的迅猛发展，在永磁电机开发过程中，表贴式永磁电机因其具有更好的控制性能得到了广泛的应用；近年来由于控制技术的进步，内置式转子磁路结构的电机产品逐步出现，由于内置式转子结构可以充分利用转子磁路不对称所产生的磁阻转矩，提高电机的功率密度，使得电机的动态性能较表贴式转子结构有所改善，具有较大的应用意义且其制造工艺更为简单，尽管漏磁系数和加工成本会有一定的增大。
那么在现有表贴式永磁电机的基础上，主要通过改变转子磁路结构，微调定子结构，由表贴式改为内嵌切向式转子结构，以探索和获得内嵌式永磁伺服电机性能变化。
关键词：表贴式永磁电机；磁阻转矩；内嵌切向式结构；性能变化0 引言根据转子上永磁体放置的位置不同，永磁电机的转子结构可以分为表贴式和内置式；永磁电机具有高功率密度、高转矩、低损耗等优点，其采用钕铁硼等强磁材料励磁，不需要外界能量即可维持其磁场，永磁电机没有转子损耗，由于其功率因数高、运行电流低、总损耗小等，其在运动控制、节能方面等方面得到了越来越多的应用；本文以一台4极15.7kW油压机用表贴式永磁伺服电机为参照，利用该电机定转子等尺寸建立二维有限元仿真模型，开展相关计算；基于电机材料通用性考虑，定子外圆尺寸保持一致，开展内嵌式伺服电机的设计，电机叠厚不大于表贴式参数，获得内嵌式伺服电机仿真数据；转子磁路结构的不同，电机的运行性能、控制方法、制造工艺和适用场合也会不同，但在常规应用场合，两种磁路结构的伺服电机所受使用限制较少。
永磁同步电机控制系统PID参数在线辩识新方法
许文强;王艾萌;孟明;魏亮;来旭红
【期刊名称】《华北电力大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2009(036)004
【摘要】传统的PI控制器不具备参数在线辨识功能,这使得系统的性能达不到最优的控制.目前,PID参数在线辨识功能在高性能交流永磁伺服控制系统中受到越来越广泛的重视.根据速度环等效原理和经典控制理论,推导出了转动惯量的数学表达式及其与PI参数的关系,并结合查表法整定PI参数,算法简单,适用性较强.
【总页数】4页(P16-19)
【作者】许文强;王艾萌;孟明;魏亮;来旭红
【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定,071003;华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定,071003;华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定,071003;华北电力大学电气与电子工程学院,河北保定,071003;华北电网有限公司承德供电公司,河北承德,067000
【正文语种】中文
【中图分类】TM351
【相关文献】
1.基于Matlab的永磁同步电机控制系统建模仿真新方法 [J], 杨平;马瑞卿;张云安
2.递推辩识参数自整定PID控制器 [J], 郝立军;赵晓东;吴涛
3.永磁同步电动机参数的系统辩识测定方法 [J], 马雷;姚守猷
4.基于系统辩识的PID参数自整定 [J], 谭鹤良;范大祥
5.基于改进混合遗传算法参数辩识的数控火焰切割机PID调节器的优化设计 [J], 黄金花; 刘继清
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新型永磁游标电机拓扑结构引言新型永磁游标电机是一种新型的电机结构，采用永磁材料作为磁场源，通过游标的运动实现转子和定子之间的磁场耦合，从而实现电机运转。
本文将对新型永磁游标电机的拓扑结构进行深入探讨。
传统电机结构的缺陷传统的永磁电机结构主要包括永磁同步电机、永磁直流电机等。
这些电机结构存在一些不足之处，如磁场泄漏、铁耗损等。
为了克服这些问题，研究人员提出了新型的永磁游标电机结构。
新型永磁游标电机的基本原理新型永磁游标电机采用了游标结构，游标由铁芯和绕组构成。
游标可以自由运动，同时通过电流的输入，可以改变游标的位置，从而改变转子和定子之间的磁场耦合关系，实现电机的运转。
新型永磁游标电机的磁场分布更加均匀，磁场泄漏现象得到了一定程度的抑制。
新型永磁游标电机的拓扑结构新型永磁游标电机的拓扑结构包括转子和定子两部分。
转子部分包括游标、永磁材料和转子绕组等组成，定子部分包括定子绕组和定子铁芯等组成。
通过电流输入，可以控制游标的位置，从而控制转子和定子之间的磁场耦合关系。
新型永磁游标电机的优势新型永磁游标电机相比传统电机结构具有以下优势： 1. 磁场均匀：通过游标的移动，可以实现磁场的均匀分布，减小磁场泄漏现象。
2. 铁耗损降低：新型结构可以减小铁耗损，提高电机的效率。
3. 控制灵活：通过控制电流，可以实现对游标位置的精确控制，进而实现对电机性能的优化。
新型永磁游标电机的应用前景新型永磁游标电机具有广阔的应用前景，可以应用于各种领域，如工业制造、交通运输、家电等。
其优异的性能和灵活的控制特性，使其成为未来电机领域的研究热点。
结论新型永磁游标电机是一种具有优越性能的电机结构，通过游标的运动和电流的控制，实现了对转子和定子之间磁场耦合关系的灵活控制。
新型结构克服了传统电机结构的一些缺陷，具有更好的磁场分布和较低的铁耗损，展现出广阔的应用前景。
随着电机技术的不断发展，相信新型永磁游标电机将会在各个领域得到广泛应用。
永磁同步电动机的鲁棒MR-ILQ最优电流控制
徐建英;刘贺平
【期刊名称】《控制与决策》
【年(卷),期】2006(21)8
【摘要】提出了永磁同步电动机鲁棒参考模型逆线性二次型最优电流控制系统的结构和数学模型,设计了最优电流控制系统的伺服控制器,分析了系统的鲁棒稳定性和鲁棒跟踪性能.以内埋式永磁同步电动机为例,对系统进行了仿真研究.仿真结果表明,系统对参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性,可以实现高精度的电流控制和动态解耦.
【总页数】5页(P893-897)
【关键词】MR—ILQ设计方法;永磁同步电动机;鲁棒性;渐近解耦;电流控制
【作者】徐建英;刘贺平
【作者单位】北京科技大学信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.永磁直线同步电动机的鲁棒二次最优控制 [J], 范峣屹;郭庆鼎;
2.一种鲁棒滑模永磁同步电动机DTC控制 [J], 任燕;刘卫国;皇甫宜耿
3.永磁同步电动机的鲁棒逆解耦控制系统研究 [J], 王学梅;刘刚
4.永磁直线同步电动机垂直提升系统的鲁棒H∞控制 [J], 卢宏亮;袁世鹰
5.永磁同步电动机的参考模型逆线性二次型(MR-ILQ)最优电流控制跟踪鲁棒性 [J], 徐建英;刘贺平;周建洪
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基于混合遗传算法的内置式永磁同步电机的优化设计王艾萌;温云【摘要】分别应用田口法、遗传算法(GA)和混合遗传算法(HGA)对电动汽车用内置式永磁同步电机(IPMSM)转子结构相关参数进行优化设计,使电机的转矩、转矩脉动、铁耗及效率等性能最优.经过以上三种优化方法的优化,除了转矩、转矩脉动、铁耗及效率等性能均得到有效提升外,IPMSM的弱磁扩速能力也大大增强,由田口法和GA结合而成的HGA优化效果最佳.此外,GA和HGA优化方案的永磁体用量减少,可节约电机制造成本.%The applied of Taguchi method,genetic algorithm (GA) and a proposed hybrid genetic algorithm (HGA) in optimizing the rotor structure relative parameters of interior permanent magnet synchronous machine (IPMSM) for electric vehicle application to get optimal performance for torque,torque ripple,the iron loss and efficiency.Through the optimal design of above 3 methods,not only the performance of torque,torque ripple,the iron loss and efficiency obtained effectively improve,but also flux-weakening capacity of IPMSM has enhanced significantly.And the HGA,which combined Taguchi method with GA,was optimized for best result.In addition,the mass of needed permanent magnet of GA and HGA design was decreased,which saved manufacture cost of machine.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)003【总页数】8页(P59-65,95)【关键词】内置式永磁同步电机;田口法;遗传算法;混合遗传算法;优化设计【作者】王艾萌;温云【作者单位】华北电力大学新能源国家重点试验室,河北保定071003;华北电力大学新能源国家重点试验室,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM351内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)相比于其他类型电机具有功率密度高、调速范围宽、效率高等优点，因而广泛地应用于电动汽车驱动系统[1]。
新能源汽车用永磁同步电机转子拓扑结构优化设计2.浙江中车尚驰电气有限公司，浙江海宁314400；3.湖南省新能源汽车工程技术研究中心，湖南株洲412001[摘要]随着能源危机和环境污染问题日趋严重，新能源电动汽车逐步成为研究热点。
驱动电机作为动力核心部件，其性能的好坏直接决定了整车的性能。
受产品转子冲片性能影响，原双V型转子结构方案的车用永磁同步电机存在转矩脉动大、制造成本高等问题，本文了设计一款U+1型转子拓扑结构。
对比两种转子拓扑结构下电机的电磁性能，结果表明在满足技术参数和设计要求的前提下，优化方案可对电机电磁性能进行提升和有效的降本。
[关键词]新能源电动汽车；驱动电机；转子拓扑；优化设计Optimization Design of Rotor Topology of Permanent Magnet Synchronous for New Energy VehiclesWang ding1,2,3(1.CRRC ZhuZhou Motor Co.,LTD,ZhuZhou 412000,China;2.Zhejiang CRRC Shangchi Electric Co.,LTD,Zhejiang 314400,China;3.Hunan Provincial Engnieering Research Ceter for Electric Vehicle Motors, Zhuzhou 412001,China)Abstract:With the increasingly serious problems of new energy crisis and environmental pollution, new energy electric vehicles have gradually become a research hotspot. As the power core component, the performance of the driving motor directly determines the performance of the whole vehicle. Due to the influence of the rotor sheet,the original double V rotor structure scheme for vehicle permanent magnet synchronous motor has problems of large torque ripple and high manufacture cost. In this paper, a U+1 rotor topology structure is designed, and the electromagnetic performance of the two kinds of rotortopology is compared .The results show that under the premise of meeting thetechnical parameters and design requirements, The optimization scheme can improve the electromagnetic performance of the motor and effectively reduce the cost.Key words:New energy electric vehicles;Driving motor;Rotor topology;Optimal design0前言永磁同步电机因其具有结构简单，高功率密度、高转矩、宽调速范围等优点，广泛应用于国防、航天与工业领域，近些年随着新能源行业的迅猛发展，内置式永磁同步电机在新能源汽车中被越来越多采用且对其性能的要求也逐步提高[1-2]。
