Ansoft Maxwell V15 32位安装方法

齿槽转矩脉动

齿槽转矩脉动 齿槽转矩是由转子的永磁体磁场同定子铁心的齿槽相互作用，在圆周方向产生的转矩。此转矩与定子的电流无关，它总是试图将转子定位在某些位置。在变速驱动中，当转矩频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能，和位置控制系统中的高精度定位。解决齿槽转矩脉动问题的方法主要集中在电机本体的优化设计 上。 （1）斜槽法定子斜槽或转子斜极是抑制齿槽转矩脉动最有效且应用广泛的方法之一，该方法主要用于定子槽数较多且轴向较长的电机。实践表明，采用斜槽角度为10°时，齿槽转矩的基波转矩幅值相当于直槽时的90％，3次谐波幅值相当于直槽时的30％，5次谐波幅值相当于直槽时的19％。值得注意的是，为产生恒定的电磁转矩，反电动势波形必须是平顶宽度大于120°的理想梯形波，而斜槽或斜极引起的绕组反电动势的正弦化将会增大电磁转矩纹波。因此，选择合适的斜槽角度是有效抑制齿槽转矩脉动的关键。 （2）分数槽法该方法可以提高齿槽转矩基波的频率，使齿槽转矩脉动量明显减少。但是，采用了分数槽后，各极下绕组分布不对称，从而使电机的有效转矩分量部分被抵消，电机的平均转矩也会因此而相应减 小。 （3）磁性槽楔法采用磁性槽楔法就是在电机的定子槽口上涂压一层磁性槽泥，固化后形成具有一定导磁性能的槽楔。磁性槽楔减少了定子槽开口的影响，使定子与转子间的气隙磁导分布更加均匀，从而减少由于齿槽效应而引起的转矩脉动。由于磁性槽楔材料的导磁性能不是很好，因而对于转矩脉动的削弱程度有限。 （4）闭口槽法闭口槽即定子槽不开口，槽口材料与齿部材料相同。因槽口的导磁性能较好，所以闭口槽比磁性槽楔能更有效地消除转矩脉动。但采用闭口槽，给绕组嵌线带来极大不便，同时也会＇大大增加槽漏抗，增大电路的时间常数，从而影响电机控制系统的动态特性。 （5）无齿槽绕组为了消除齿槽转矩脉动，可采用无槽绕组的永磁无刷直流电机，这种结构的电机定子可使用非导磁铁心的无齿槽空心杯定子结构（见图），能够彻底消除了齿槽转矩脉动的影响；但绕组电感显著减小，一般只有几μH到几十μH，因此定子电流中的PWM分量非常明显。

永磁电机齿槽转矩的研究分析

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/2118748066.html, 永磁电机齿槽转矩的研究分析 作者：邓秋玲,黄守道,刘婷,谢芳 来源：《湖南大学学报·自然科学版》2011年第03期 摘要：研究了永磁电机齿槽转矩产生的机理和降低齿槽转矩的一些措施.以4极、48槽表面式稀土永磁同步电动机为例，利用二维有限元法分析了极弧系数、磁极偏移和开辅助槽对永磁电机齿槽转矩的影响.将理论分析得到的齿槽转矩结果与样机的齿槽转矩测试结果进行了比较，两者基本吻合.研究表明：通过选择合理的方法能够有效地降低齿槽转矩. 关键词：永磁电机;齿槽转矩;磁场分析;有限元分析 中图分类号：TM351 文献标识码：A Study of Cogging Torque in Permanentmagnet Machines DENG Qiuling1,2，HUANG Shoudao1, LIU Ting1, XIE Fang1 (1.College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ, Changsha, Hunan 410082, China; 2.College of Electric and Information Engineering, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan, Hunan 411101,China) Abstract:The mechanism of the cogging torque generated in permanent magnet machines and some measures to reduce cogging torque were studied. Taking a rare earth type, permanent magnet synchronous motor with four poles, fortyeight slots, surfacemounted as an example, this paper analyzed the influence of pole arc coefficient, magnet pole displacement and adding supplementary slot on cogging torque in a twodimensional finite element analysis method. The computed cogging torque values were compared with the experiment values of the sample machine, both of which agree with each other well. The research results have indicated that, with the appropriate choice of these methods, the cogging torque can be reduced effectively. Key words:permanentmagnet machine;cogging torque;magnetic field analysis;finiteelement analysis 随着高性能永磁材料的发展和永磁电机设计制造技术的不断提高，永磁电机广泛应用于速度和位置控制系统中.在开槽永磁电机中，由永磁体和开槽电枢铁心之间相互作用产生的齿槽

ANSYS Maxwell 2D求解齿槽转矩的几种方法

ANSYS Maxwell 2D求解齿槽转矩的几种方法 齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一，是高性能永磁电机设计和制造中必须考虑和解决的关键问题。其表现是当永磁电机绕组不通电时，永磁体和定子铁芯之间相互作用产生的转矩，它是永磁体与电枢齿之间相互作用力的切向分量引起的。Maxwell 2D可以有效仿真得出永磁电机电磁方案的齿槽转矩，且方法较多。本文以R17.2 RMxprt中的自带案例4极24槽“assm-1”为模板，介绍3种方法。 打开该案例后，首先将系统中的案例另存到工作目录下，然后在DesignSettings 中设置“Fractions 1”，计算并生成Maxwell 2D瞬态场算例。复制该算例，将新算例修改为静磁场算例，并分别再复制一次静磁场和瞬态场算例，删除RMxprt 算例，按照图1重命名各个算例。 图1 算例重命名 首先选中转子轭和4个永磁体，做旋转操作，在弹出窗口中设置旋转角度为变量“my_ang”，并定义变量初始值为“0 deg”，如图2所示。 图2 旋转转子

然后选中模型“Band”，在“Parameters”中定义求解转矩，如图3所示。 图3 定以转矩求解 在“Analysis”中添加1个“Setup”，设置迭代精度误差为0.1%，最后在“Optimetrics”中设置变量“my_ang”的扫描范围为线性步长[0 deg ,20 deg]，步长0.2 deg，如图4所示。 图4 Optimetrics扫描范围设置 设置完成后即可求解，求解完成后按照图5的设置，查看静磁场分析报告。因为本电机的轴向长度为65mm，而Maxwell 2D XY平面静磁场求解的对象默认长度为1m，因此需要在求解结果中加入“/1000*65”的运算。

齿槽转矩测试的必要性和方法

齿槽转矩测试的必要性和方法 近年来随着永磁材料的发展，永磁电机成了电机行业的新宠。然而在永磁电机中，齿槽转矩的存在给电机的控制性能造成了很大的影响，那齿槽转矩到底是怎么产生的？我们又该怎么去测呢？ 玩过永磁电机的朋友都有过类似的经历：我们在电机掉电的情况下去转电机的转子，发现会有一种卡顿的感觉，而不像传统直流电机那么顺畅的就能把转子徒手转起来。这种卡顿其实就是因为永磁电机存在齿槽转矩。永磁电机内部结构图如图1所示，齿槽转矩是永磁电机的固有的特征之一，它是在电枢绕组不通电的状态下，由永磁体产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用在圆周方向上产生的转矩。它其实是永磁体与电枢齿之间的切向力，使永磁电动机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，试图将转子定位在某些位置，由此趋势产生的一种振荡转矩就是齿槽转矩。 图1 永磁同步电机结构图 齿槽转矩会使电机产生振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运行，影响电机的性能。在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。所以做永磁电机研发的工程师希望把自己做的电机的齿槽转矩降到最小，使用永磁电机的工程师则希望了解手上这台电机的齿槽转矩，从而去优化他的控制算法。 在国标GBT/ 30549-2014里对齿槽转矩的测试有了明确的定义：电机绕组开路时，电机回转一周内，由电枢铁心开槽，有趋于最小磁阻位置的倾向而产生的周期性力矩。齿槽转矩的测试方法常用的有：杠杆测量法、转矩仪法。杠杆测量法比较简单，测量精度比较差，所以主要用于对精度要求不高的场合。转矩仪法架构图如图2所示，由于伺服电机的齿槽转矩非常小，所以测试时需要以一个非常低的转速来带动未上电的被测电机来完成测试，

ANSYS-Maxwell-2D求解齿槽转矩、饱和电感、饱和磁链的几种方法

齿槽转矩、 一、问题描述 1.齿槽转矩T cog ：当永产生的转矩即为T cog ，它是 是永磁电机特有的问题之关键问题。 2.饱和电感：绕组存在导致绕组电感变化。考虑高电机模型精度有重要意 3.饱和磁链：绕组交链存在饱和现象。 二、基于Maxwell 2d 的求Maxwell 2D 可以有效对于求Tcog，方法很多为模板，介绍3种方法。打开该案例后，首先Settings 中设置“Fract 算例，将新算例的类型修例，删除RMxprt 算例，按 1.静磁场扫描转子旋转角首先，选中转子轭和4在弹出窗口中将旋转角度弹出的窗口中，定义变量磁链等随电流变化的规律 ANSYS Maxwell 求解 、饱和电感、饱和磁链 永磁电机绕组不通电时，永磁体和定子是永磁体与电枢齿之间相互作用力的之一，是高性能永磁电机设计和制造中在电感，当电机负载不同时，铁心的虑不同负载电流、不同转子角度下的绕意义。 链有磁链，跟电感一样，磁链也受电流求解T cog 的方法 仿真得出永磁电机电磁方案的齿槽转多。本文以R17.2 RMxprt 中的自带案例 先将系统中的案例另存到工作目录ions 1”，计算并生成Maxwell 2D 修改为静磁场算例，并分别再复制一按照图1重命名各个算例。 图1 算例重命名 角度的方法 个永磁体，做旋转操作（选菜单Edit 度设置为一个新变量“my_ang”（如图量“my_ang”的初值为“0 deg”。律，则类似地在输入电流的地方，将电链的方法 子铁芯之间相互作用 的切向分量引起的。T cog 中必须考虑和解决的的磁饱程度会有差异，绕组电感变化，对提流、转子角度的影响，转矩、电感、磁链。 例4极24槽“assm-1”录下，然后在Design 瞬态场算例。复制该一次静磁场和瞬态场算 t->Arrange->Rotate），图2），并确定；在新（如要求转矩、电感、电流定义为新变量。）

ANSOFT MAXWELL数据处理方法

合成一个面 如果操作过程中提示你操作会失去原来的面或者线的时候，不妨把面或者线先copy，操作了之后再paste就好。 Solid用来生成体。 第一栏用来直接生成一些规则的体。Sweep是通过旋转、拉伸面模型得到体。 第二栏是对体进行一些布尔操作，如加减等。Split是将一个体沿一个面（xy、yz、xz）劈开成两部分，可以选择要保留的部分。在减操作时，如有必要，还是先copy一下被减模型。 第三栏cover surface是通过闭合的曲面生成体。 Arrange选取模型组件后，对模型组件进行移动、旋转、镜像（不保存原模型）、缩放等操作。 Options用来进行一些基本的设置。单位的转换，检查两个体是否有重叠（保存的时候会自动检查）、设置background大小、定义公式以及设置颜色。 二、材料设置 相对比较简单，Maxwell材料库自带了一些常用的材料，如果没有可以自己新建一个材料。 Material—〉Add，输入文件名，及相关的参数即可。如果BH曲线是非线性的，就，在B-H Nonlinear Material前面打勾，就会有自己输入BH曲线的选项，自己输入就好。但是要注意BH曲线是单调递增的。 新建的材料还可以设置为理想导体和各向异性的材料。 三、边界条件/激励的设置 边界条件在3D模型中用的相对比较少，因为模型外层可以设置为真空区域，边界条件可以自动给出，如果是对称模型就可以设置相关的边界条件了。

我曾经做一个轴对称模型，相用模型的1/4计算，不过边界条件设置没有设对，可以自己摸索一下。 关于激励的设置，在加载电流的时候，最重要的一点是要将模型建立成一个回路。否则的话无法得到正确的结果。在回路中加电源的位置建一个截面，在截面上加载就好，注意截面要是平面，不能为曲面。 在进行瞬态分析的时候，Model—〉set eddy effect处设置有涡流效应的导体，处于有源回路上的导体不能设置涡流效应。瞬态分析激励设置时，先将加载的面设置为Source： coil Terminal。然后在Model—〉Winding Setup中设置。一般是Function里面，先定义一个Dataset，第一项为时间，第二项为对应的激励值。然后用一个常量外推函数得到所要的值，格式为 source_name=pwlx(T,constant,dataset_name).在设置激励的地方填上source_name就好。 四、求解量设置 可以设置求解力、力矩、电感、Core loss的部件。比如在设置求解力的时候可以先取一个组件名，然后选中该组件包含的导体。力的求解选项中可以设置求解洛仑兹力和虚功力两种。在一般条件下，两者的误差很小，但是在饱含铁区的模型中，用洛仑兹力求解会有很大的误差。 五、求解设置 Option里面设置一般的求解选项。一般选用默认值就好了。只是在进行瞬态分析的时候，建议先用同一个模型进行静态分析，然后将网格数据，所有以fileset1和fileset2命名的文件拷贝到瞬态分析的工程目录下面，将Starting Mesh 设置成Current。这时候进行瞬态分析的时候采用的就是静态分析时候的网格，求解精度比较高。因为瞬态分析中，默认的网格仅进行一次简单的划分，而且没有能量误差的判断，所以求解的精度不能保证，但是这种设置有时候可能一次成功不了，可以多试几次，计算了一步，然后停下来，看看网格划分，如果

齿槽转矩

永磁同步电机的齿槽转矩 齿槽转矩是永磁电机绕组不通电时永磁体和定子铁心之间相互作用产生的转矩，是由永磁体与电枢齿之间相互作用力的切向分量引起的。齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一，会导致转矩波动，引起振动和噪声，影响系统的控制精度，因此在永磁电机的设计中必须考虑和解决。 削弱齿槽转矩的方法可归纳为三大类，即改变永磁磁极参数的方法、改变电枢参数的方法以及电枢槽数和极数的合理组合（极槽配合）。 （1）改变磁极参数的方法 改变磁极参数的方法是通过改变对齿槽转矩起主要作用的Bm 的幅值，达到削弱齿槽转矩的目的。这类方法主要包括：改变磁极的极弧系数、采用不等厚永磁体、磁极偏移、斜极、磁极分段、不等极弧系数组合和采用不等极弧系数等。 （2）改变电枢参数的方法 改变电枢参数能改变对齿槽转矩起主要作用的Gn的幅值，进而削弱齿槽转矩。这类方法主要包括：改变槽口宽度、改变齿的形状、不等槽口宽、斜槽、开辅助槽、槽口偏移等。 齿槽转矩是由于电枢开槽引起的，槽口越大，齿槽转矩也越大。在工程实际中，槽口宽度取决于导线直径、嵌线工艺等因素。从削弱齿槽转矩的角度看，应尽可能减小槽口宽度，如果可能，可以采用闭口槽、磁性槽楔或无齿槽铁心。

（3）合理选择电枢槽数和极数 该方法的目的在于通过合理选择电枢槽数和极数，改变对齿槽转矩起主要作用的Bm和Gn的次数和大小，从而削弱齿槽转矩。 在电机设计和工程实际中，可根据实际情况采用合适的削弱方法，既可采用一种方法·，也可采用几种方法的组合。 专业术语： 永磁同步电机：Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM) 齿槽转矩：cogging torque 永磁体：p ermanent magnet 相互作用力：interaction force 切向力：tangential force 振动：vibration 极槽配合：slot-pole combination 定子：stator 电枢：armature 转矩波动：torque ripple 磁极：magnetic pole 极弧系数：pole-arc coefficient 磁极偏移：permanent magnet shift 斜极：skewed pole 斜槽：skewed slots 槽口偏移：slot-opening shift

永磁同步电机齿槽转矩分析与控制总结

永磁同步电机齿槽转矩分析与控制总结 齿槽转矩是永磁电机固有的特性，它会使电机产生转矩脉动，引起速度波动、振动和噪声，当转矩脉动的频率与电机定、转子或端盖的固有频率相等时，电机产生共振，振动和噪声会明显增大。齿槽转矩也会影响电机的低速性能和控制精度。 1.齿槽转矩定义：转子在旋转过程中,定子槽口引起磁路磁阻变化, 转子磁通与定子开槽引起的气隙磁导（磁阻的倒数）交互作用在圆周方向产生的转矩为齿槽转矩。 齿槽转矩也称定位转矩，它的产生来自永磁体与电枢齿间的切向力，使转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势. 2.齿槽转矩影响因素：齿槽形状、磁极极弧系数、永磁体形状、极槽配合、气隙、磁场强度等. 3.齿槽转矩每机械周期齿槽转矩周期数：N co=LCM（Z，2p），Z为槽数，2p为极数,LCM表示最小公倍数. 4.齿槽转矩一个周期机械角度为：θsk=360°／N co 5.齿槽转矩基波频率为： f c=N co n s=N co f p n s=f p (r/s)为同步转速，p为极对数，f为电源频率. 6.齿槽转矩的通用表达式： T co=∑T n ∞ n=1 sin(nN coθ+?n) n=1时对应的齿槽转矩的基波幅值为T1, θ为转子机械角位置. 7.齿槽转矩的计算： 齿槽转矩可以通过计算响应区域的磁能积得到，T ec=dW c dθ ，式中，磁共能： W c=∫Bθ2 2μ0 d(υr)(J) 对气间隙区域应用麦克斯韦张力张量法计算齿槽转矩，有： T ec=L L gμ0∫rB n S g B t ds，

L为有效转子长度；L g为气隙长度；μ0为自由空间磁导率；r为虚拟半径；B n和B t为气间隙磁通的径向和切向分量；S g为气隙表面积. 8.降低齿槽转矩措施： 1)无槽绕组：采用无槽绕组可以完全消除齿槽转矩，但气隙磁通密度会降低， 需要增加永磁体的材料（高度）. 2)定子斜槽：通常定子斜槽等于一个槽距，可将齿槽转矩降为零，但定子斜槽 减小电动势，电机性能会下降，转子偏心情况，斜槽有效性降低。 θco=θsk=2πN co 当定子叠片斜过这个角度时，齿槽转矩为： T sk= 1 θsk ∫T co θsk (θ)dθ= 1 θsk ∑∫T n 2π N co ∞ n=1 sin(nN coθ+?n)dθ= 1 θsk ∑[ ?T n cos(nN coθ+?n) nN co ] 2π N co ∞ n=1 =0 3)改变定子槽型：a.齿顶开辅助槽，辅助槽也产生齿槽转矩，辅助槽产生的齿槽 转矩与原定子槽产生的齿槽转矩会相互叠加，产生合成齿槽转矩，其相位差： φnc=2π s(N n+1) ，N n为每齿开的辅助槽数，谐波次数为(N n+1)及其倍数的齿槽转矩相互叠加后不为零且频率提高，而合成转矩的其他高次谐波则被消除。为使辅助槽能有效减小齿槽转矩，需要遵循一定的原则 （HCF[(N n+1)，N p]=1, HCF表示最大公约数，N p为1个齿距内的周 期数，N p=2p HCF[Z,2p] ），否则齿槽转矩可能反而会增大。定子齿开槽对电机性能有一定影响，会降低反电动势. b.减少槽口的宽度，一般情况齿槽转矩随着槽口宽度增大而增大，优化槽宽与 槽距的比值可降低齿槽转矩,但转矩波动可能会增大. c.闭口槽，设计闭口槽时需要正确设计相邻齿的连接桥，连接桥太厚，定子槽 漏磁太大而不可接受. d.不等齿宽槽.

齿槽转矩和定位力矩的概念

一、定位力矩：较高的气隙磁密与定转子双凸极结构会产生较大的定位力矩。定位力矩会引起电机运行时的转矩脉动、振动和噪声、运行不平稳等问题。 改善措施：注入谐波电流产生的转矩抵消定位力矩中的基波与二次谐波分量，从而达到补偿的目的。 步进电机：一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。二、齿槽转矩：是永磁电机的固有现象，它是在电枢绕组不通电的状态下，由永磁体产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用在圆周方向产生的转矩。它的产生来自于永磁体与电枢齿之间的切向力，使永磁电动机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，试图将转子定位在某些位置，由此趋势产生的一种振荡转矩。 无刷直流电动机电枢铁心为了安放定子绕组必定存在齿和槽由于齿槽的存在，引起气隙的不均匀，一个齿距内的磁通相对集中于齿部，使得气隙磁导不是常数。当转子旋转时，气隙磁场的贮能就发生变化，产生齿槽转矩，这个转矩是不变的，它与转子位置有关，因而随着转子位置发生变化，就引起转矩脉动。 它与转子的结构尺寸、定子齿槽的结构、气隙的大小、磁极的形状和磁场分布等有关，而与绕组如何放置在槽中和各相绕组中馈入多少电流等因素无关。

齿槽转矩会使电机转矩波动，产生振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运行，影响电机的性能。同时使电机产生不希望的振动和噪声。在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。 注：定位力矩就是齿槽转矩！！！ 二、不同削弱方法及对比分析 (1)斜槽或斜极： 定子斜槽或转子斜极是抑制齿槽转矩脉动最有效且应用广泛的方法之一，该方法主要用于定子槽数较多且轴向较长的电机。实践证明，斜槽使电机电磁转矩各次谐波的幅值均有所减小。而斜槽或斜极引起的绕组反电动势的正弦化将会增大电磁转矩纹波。斜极由于加工复杂、材料成本高而在工程上很少采用。 (3)分数槽法：此方法可以提高齿槽转矩基波的频率，使齿槽转矩脉动量明显减少。但是，采用了分数槽后，各极下绕组分布不对称从而使电机的有效转矩分量部分被抵消，电机的平均转矩也会因此而相应减小。 （5）闭口槽法： 定子槽不开口，槽口材料与齿部材料相同，槽口的导磁性能较好，所以闭口槽比磁性槽楔能更有效地消除转矩脉动。但采用闭口槽，给绕组嵌线带来极大不便，同时也会大大增加槽漏抗，增大电路的时间常

齿槽转矩计算

Development of Analytical Equations to Calculate the Cogging Torque in Transverse Flux Machines M. V. Ferreira da Luz (1), P. Dular (2), N. Sadowski (1), R. Carlson (1) and J. P. A. Bastos (1) (1) GRUCAD, Dept. of Electrical Engineering, Federal University of Santa Catarina, Brazil. (2) Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, F.N.R.S., ULG, Belgium. Po. Box 476, 88040-900, Florianópolis, Santa Catarina, Brazil. E-mail of Corresponding Author: mauricio@grucad.ufsc.br Abstract - Cogging torque is produced in a permanent magnet machine by magnetic attraction between the rotor permanent magnets and the stator teeth. It is an undesirable effect that contributes to torque ripple, vibration and noise of the machine. In this paper, the resultant cogging torque values are computed using a three-dimensional (3D) finite element analysis. For this, the rotor movement is modeled by means of the moving band technique in which a dynamic allocation of periodic or anti-periodic boundary conditions is performed. The 3D finite element method is the most accurate tool to carry out cogging torque. However, it does not easily allow a parametric study. For this reason, an analytical model was developed in order to predict the cogging torque. The tools are intended to be used for the study of transverse flux machines. I.I NTRODUCTION Although permanent magnet (PM) machines are high performance devices, there are torque variations that affect their output performance. These variations during one revolution arise from factors as: commutation of the phase currents; ripple in the current waveform caused by chopping; variations in the reluctance of the magnetic circuit due to slotting as the rotor rotates. This last effect is called cogging [1]. Cogging torque arises from the interaction between permanent magnets and slotted iron structure and occurs in almost all types of PM motors. It manifests itself by the tendency of a rotor to align in a number of stable positions even when the machine is unexcited, and results in a pulsating torque, which does not contribute to the net effective torque. Therefore, one major task in developing PM machines is to minimize the cogging torque. Several methods are known. Some researchers minimize the cogging torque by skewing, an asymmetric distribution of the magnets or pole shifting [2]. Others works consider the relative air-gap permeance by modeling the shape of slots, the tooth width, or using teeth pairing, extra slots or notches in the teeth [3]. Others works control the function of the magnetization manipulating the shape of the magnets, the magnetization of the magnets themselves, the pole arc to pole pitch ratio, and the shape of the iron core [4]. To verify the effects of machine geometry on the cogging torque is important to determinate its waveform. The electromagnetic torque can be calculated analytically or numerically in a variety of ways, such as Maxwell Stress and co-energy methods. However, they require very accurate global and local field solutions, particularly for the determination of cogging torque. In other words, a high level of mesh discretisation is required in a finite element method (FEM) calculation, whilst a reliable physical model is essential to an analytical prediction. A lot of work has been done on prediction of cogging torque in PM motors. They are divided into three groups. The first group uses analytical approaches [4, 5]. The second group uses the bi-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) FEM simulation [6] and the third one uses a combined numerical and analytical method [7]. In the last years we have developed a set of numerical tools for efficiently studying PM machines with FEM. A 3D magnetodynamic formulation, using the magnetic vector potential as the main unknown, discretized with edge finite elements, has been developed with adapted techniques for considering stranded conductors, periodicity and anti-peridodicity boundary conditions, moving band connection conditions and moving parts. The rotor displacement is modeled by means of a layer of finite elements placed in the air gap [8]. This method, named Moving Band Method, uses an automatic relocation of periodicity or anti-periodicity boundary conditions allowing the simulation of any displacement between stationary and moving parts of an electrical machine. The 3D FEM is the most accurate tool to carrying out cogging torque. However, it does not easily allow a parametric study. Moreover, the 3D simulation demands a high computation time. Hence, the purpose of this paper is to develop an analytical model and to compare it with 3D FEM for a transverse flux machine. This comparison allows finding an analytical model fast and precise to study the cogging torque behavior in order to satisfy some industrial design constraints for machines. The contribution of this paper could be divided in two aspects: the first one is the cogging torque calculation using the Moving Band Method for a 3D problem considering two moving bands in the same motor. The second aspect is the development of the analytical model to the transverse flux permanent magnet (TFPM) machine. TFPM machines have been found to be highly viable candidates in electric and hybrid propulsion applications [6]. Of particular interest are the double-sided topologies where high energy permanent magnets are mounted in the rotor rims in a flux concentration arrangement, yielding high air gap flux densities. The topology of such a machine requires 3D finite

最专业的ansoft RM-Maxwell-磁化曲线扫描-专业教程

RMxprt&Maxwell&Workbench&Simplore基础培训教程 By_HEUyandongsheng 一、RMxprt部分 该部分主要通过学习《Ansoft12在工程电磁场中的应用》一书。在此主要说一下注意事项。 1、在感应电机模块设置中，可通过修改杂散损耗来修正电机效率。 2、在定子绕组设置中，节距设置只出现在最初设置的时候，一旦确定再次打开则无此选项， 故该项设置一定要保证正确。 3、层间绝缘是指有两层绕组的绝缘，如果只有一层绕组，则该项为0，再次打开后，不 会出现该项。

4、使用Sheetscan功能导入自定义材料曲线，以50DW800型号的硅钢片的此话曲线为例。（1）将查找到的BH曲线截屏，保存成图片格式，png格式除外。 （2）点击DesignDatebase-Sheetscan-Picture-LoadPicture将图片读入。 （3）CoordinateSystem，创建坐标系，point1代表坐标系原点，point2表示横轴最大值，point3,表示纵轴最大值，将点选的图片中的坐标系数值填写到X-value和Y-Value 中。选择X，Y轴的数据形式，线性、对数等。OK。 （4）点击Curve-New，填写坐标轴定义。点击描点，鼠标点选曲线节点，描出的店数据 在左侧，如图所示。 （5）结果输出。点击File-export-File选择格式。保存成csv格式。 （6）如果让maxwell可识别，则打开csv格式，另存为“文本文件（指标符分隔）”。保存成的*.txt文件直接在文件名修改后缀为*.tab。 （7）在Maxwell中选择材料，（选择与自定义材料最接近的一种），点击 CloneMaterial，改名称。Import读入曲线数据。若报错可先行导出一种tab文件，在将该数据复制粘贴到导出的文件中，统一格式。若报错按照提示操作。

永磁同步电动机齿槽转矩优化设计仿真

D 设计分析esign and analysis 2019年第47卷第1期 唐雅楠等 永磁同步电动机齿槽转矩优化设计仿真 28 　收稿日期:2018-07-26 永磁同步电动机齿槽转矩优化设计仿真 唐雅楠1,景会成1,赵　欣2,王志超2 (1.华北理工大学,唐山063210;2.包头中科智能科技有限公司,包头014000) 摘　要:分数槽集中绕组永磁同步电动机因产生齿槽转矩及大量的磁动势谐波,会影响电机的工作性能三在分析齿槽转矩及谐波产生原理的基础上,确定了齿槽转矩及磁动势谐波影响因素,对电机结构进行了综合优化设计三针对一款400W 永磁同步电动机,通过对绕组系数二齿槽转矩二力波振动和谐波损耗综合分析,设计了12槽10极双层并联绕组和不开槽定子结构;采用环形永磁体以优化气隙磁密;以体积二成本二性能为综合指标,设计了电机各部分尺寸三通过有限元分析法对电机静磁场特性二空载气隙磁密二齿槽转矩及空载反电动势进行了仿真分析三制造样机并进行了性能测试三仿真与测试结果表明,该电机设计合理,性能优良三 关键词:永磁同步电动机;分数槽;槽极配合;气隙磁密;齿槽转矩;空载反电动势 中图分类号:TM341;TM351 文献标志码:A 文章编号:1004-7018(2019)01-0028-05 Optimization Design and Simulation of Cogging Torque of Permanent Magnet Synchronous Motor TANG Ya?nan 1,JING Hui?cheng 1,ZHAO Xin 2,WANG Zhi?chao 2 (1.North China University of Science and Technology,Tangshan 063210,China; 2.Baotou Zhongke Intelligent Technology Co.,Ltd.,Baotou 014000,China) Abstract :Fractional-slot concentrated-winding permanent magnet synchronous motors may affect the performance of the motor due to cogging torque and a large number of harmonics of the magnetomotive force.Based on the analysis of the principle of cogging torque and harmonic generation,the cogging torque and the influence factors of harmonics of the mag?neto-motive force were determined,the motor structure was optimized and designed.For a 400W permanent magnet syn?chronous motor,a 12-slot 10pole double-layer shunt winding and a non-slotted stator structure were designed by analy?zing the winding coefficient,cogging torque,force wave vibration and harmonic loss.In order to optimize the air gap mag?netic density;volume,cost,performance as a comprehensive indicator,the design of the motor part size.The finite ele?ment analysis method was used to simulate the static magnetic field characteristics,no-load air gap flux density,cogging torque and no-load back electromotive force.Prototypes were built and tested for performance.Simulation and test results show that the motor has a reasonable design and good performance.Key words :permanent magnet synchronous motor,fractional slot,slot /pole number combination,air gap magnetic density,cogging torque,no-load back-EMF 0　引　言 分数槽绕组永磁同步电动机因为精度高二损耗小二效率高二稳定性能好二可自动绕线等优点,已逐步取代其它电机,广泛应用于国内外市场[1-5]三但是这款电机存在以下问题:(1)在电机的使用中,齿槽转矩对电机工作性能影响很大[6-9]; (2)分数槽集中绕组可以一定程度上削弱低阶 齿槽转矩[10],但是高阶齿槽转矩无法消除,同时也增加了电机的磁动势谐波[11]三 针对以上问题,学者做了大量的研究三文献 [12]提出设计特殊永磁体结构可以削弱齿槽转矩三 文献[13]通过改变弧极系数来达到削弱齿槽转矩的目的三这些方法都在一定程度上削弱了齿槽转矩,但是同时造成电机结构复杂,制造工艺困难,其它性能随之减弱三文献[14]总结了齿槽转矩与电机槽/极配合的关系,指出获得最低齿槽转矩的槽/极配合q 的取值;文献[15]采用不等齿宽分数槽集中绕组来削弱电机谐波,但这些方法均是从单方面对电机进行改造,没有对其进行综合分析三 本文在分数槽集中绕组永磁同步电动机结构的基础上,对电机齿槽转矩及磁动势谐波进行了分析三综合考虑绕组系数二齿槽转矩二力波振动二磁动势谐波损耗等因素,选择了最优的极/槽配合数,并对绕组进行设计三以不增加工艺难度为前提下,设计了特殊的定子槽形二永磁体形状二定转子内外径尺寸和气隙长度来削弱齿槽转矩三