第２３卷第１期 ２０１１年３月 北方工业大学学报 Ｊ．ＮｏＲＴＨ ＣＨＩＮＡ ＵＮＩＶ．ｏＦ ＴＥＣＨ． Ｖｏ１．２３ ＮＯ．１ Ｍａｒ．２Ｏ１１
永磁同步电动机伺服系统产品化设计与实现
樊生文 刘海山 李正熙 （北方工业大学电力电子及电气传动工程研究中心，］００］４４，北京）
摘 要 为实现高性能永磁同步电动机（ＰＭＳＭ）伺服系统的快速、精确的位置跟踪控制， 在分析永磁交流伺服系统控制原理基础上，设计了基于数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８的三相 永磁同步电机交流伺服系统，介绍了该系统的硬件电路结构和软件设计．经实验结果表明，该系 统的硬件和软件设计合理，系统响应迅速，并具有优良的动、静态特性，可获得优良的位置跟踪 效果． 关键词 位置跟踪；数字信号处理器；永磁同步电动机；伺服系统 分类号ＴＰ２７
交流永磁同步电动机具有结构简单、体积 小、效率高、转矩电流比高、转动惯量低、易于散 热及维护保养等优点，在现代交流调速中有着 广泛的应用ｌ＿１ ］．特别是数字信号处理器（ＤＳＰ） 的出现，使得矢量控制理论广泛应用于交流伺 服系统，提高了永磁同步电动机伺服系统的性 能 ．本文利用ＴＭＳ３２ＯＦ２８Ｏ８ ＤＳＰ的片上 资源，应用矢量控制原理，设计了三相永磁同步 电动机交流伺服系统．系统采用Ｍ法和Ｔ法＿８］ 相结合的测速方法，在运行中实现了高性能的 位置跟踪及动、静态特性．
１ ＰＭＳＭ矢量控制原理
通过引入Ｃｌａｒｋｅ和Ｐａｒｋ变换，可以得到 定位在定子ｄ—ｑ坐标系下（如图１所示）的交 流永磁同步电动机电压及转矩方程 ： ［ ［Ｒ ＋Ｐ Ｌ －－￣ｌｇ ｑ ］＋
式中：“ｄ、Ｕ 一ｄ、ｑ轴定子电压；ｉｄ、ｉ 一ｄ、ｑ 轴定子电流；Ｌａ、Ｌ。一定子绕组自感；奶一 √手奶 一 为永磁体基波励磁磁场链过定子 绕组的磁链；ａ／－ｔｔｍ一与定子ｕ、ｖ、ｗ相交链的永 磁体磁链的幅值．
图１永磁同步电机ｄ—ｑ变换模型 电磁转矩方程为： 一 卜 ｉｎ ｓｉｎ（ 一孚）一
爆晓机（ＥＸＰＬＯＳＩＯＮ—ＰＲＯＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＭＡＣＨＩＮＥ） ２０１ １年第４期 第４６卷（总第１６１期）
低速大转矩永磁同步电动机设计
李建东
大连伯顿冠力电机有限公司，辽宁大连（１１６０４３）
摘要结合一台１５ｋＷ抽油机用直驱式永磁同步电动机，研究了低速大转矩永磁同步电动 机的一般设计方法和相关问题；为消除低速时的转矩脉动，采用了分数槽绕组、合理设计极弧系
数、定子斜槽等措施；用Ａｎｓｏｆｔ软件对气隙磁密波形、磁场分布、反电动势波形的仿真结果表明，这 些措施可以有效消除气隙磁场的高次谐波，进而消除低速时的转矩脉动；实际样机的工作特性曲 线及反电势波形表明的设计方法是正确有效的。
关键词低速大转矩；永磁同步电动机；直驱；转矩脉动 中图分类号：ＴＭ３１３文献标识码：Ａ文章编号：１００８－７２８１（２０１１）０４－００１９－０４
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｌｏｗ－Ｓｐｅｅｄ Ｈｉｇｈ－Ｔｏｒｑｕｅ ＰＭＳＭ
Ｌ Ｊｉａｎｄｏｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｃｏｍｂｉｎｇ ｗｉｔｈ ａ １５ｋＷ ｄｉｒｅｃｔ—ｄｒｉｖｅ ＰＭＳＭ ｆｏｒ ｏｉｌ－ｄｒａｗｎ ｐｕｍｐ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａ ｕ—
ｎｉｖｅｒｓａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｌｏｗ－ｓｐｅｅｄ ｈｉｇｈ－ｔｏｒｑｕｅ ＰＭＳＭ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｗｅｒｅ ｒｅ・－
ｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｏｒｑｕｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ａｔ ｌｏｗ ｓｐｅｅｄ，ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ
ｓｌｏｔ ｗｉｎｄｉｎｇｓ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｐｏｌａｒ ａｒｃ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｋｅｗ ｓｔａｔｏｒ ｓｌｏｔ ｗｅｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ
ｗａｖｅｆｏｒｍ ｏｆ ａｉｒ－ｇａｐ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｏｆ ｂａｃｋ ｅｌｅｃｔｒｏ—
收稿日期:20010731 设计分析
低速永磁同步电动机的设计研究
肖 杭
,金敏捷
,谭 娃
,金如麟
,董隆予
,
方 凯
(上海交通大学
,上海
200030)
DesignStudyofPermanentMagnetSynchronousMotorwithLowSpeed
XIAOHang,JINMin-
Jie,TANFu-
wa,JINLu-
lin,DONGLong-
yu,FANGKai
(
ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)
摘 要
:详细介绍和分析了用于电梯的无齿轮低速永磁
同步电动机(以下简称
PMSM)产生转矩波动的原因和消除转
矩波动的种种对策。样机已经装梯试验
,试验结果证明了设
计思想的正确性。
关键词
:低速永磁同步电动机
;电梯
;纹波转矩
;齿槽转
矩
中图分类号
:TM35 文献标识码
:A
文章编号
:1004-7018(2001)06-0026-03
Abstract:Thispaperintroducesandanalyzesthereasonsand
correspondingcountermeasuresoftorquefluctuationingearlessperma2
nentmagnetsynchronousmotor(
PMSM)
whichisappliedinelevator.
Prototypemotorhasbeenassembledinelevator,andresultsofexami2
nationprovedthecorrectnessofdesignphilosophy.
Keywords:permanentmagnetsynchronousmotorwithlow
speed;elevator;rippletorque;alveolustorque
电力电子技术、钕铁硼永磁材料
,以及具有快速
运算能力的信号处理器
DSP的发展
,为永磁同步电
动机带来新的契机。现代电梯所用的低速无齿轮永
第２７卷第３期 ２０１７年５月 黑龙江科技大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０Ｊ．２７ Ｎｏ．３
Ｍａｖ ２０１７
大功率外转子永磁同步电动机的设计
薛 易 ， 聂晓涵 ， 李 栋 ， 曹钊滨
（１．黑龙江科技大学电气与控制工程学院，哈尔滨１５００２２；２．北京交通大学电气工程学院，北京１０００４４）
摘要：针对煤矿带式运输机的特点，设计一台３１５ ｋＷ、４８槽４Ｏ极、９０ ｒ／ｍｉｎ的外转子永磁
同步三相电动机。从电机定转子结构、永磁材料、磁板结构等方面分析了外转子永磁同步电机的设
计要求。外转子永磁同步电动机的二维有限元仿真模型，对所设计电机的电磁场进行二维仿真分
析，得到空载反电势、磁密波形、磁场分布、齿槽转矩、输出转矩等准确数据。结果表明：该外转子永
磁同步电机性能良好，效率高。
关键词：永磁同步电动机；外转子；电磁场；齿槽转矩
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—７２６２．２０１７．０３．００３
中图分类号：ＴＭ３４１
文章编号：２０９５—７２６２（ ￣．０１７）０３—０２１９—０５ 文献标志码：Ａ
Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｐｏｗｅｒ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｒｏｔｏｒ
ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ
Ｘｕｅ Ｙｉ ，Ｎｉｅ Ｘｉａｏｈａｎ ，Ｌｉ Ｄｏｎｇ ，Ｃａｏ Ｚｈａｏｂｉｎ
（Ｉ．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００２２，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ）
