forlink 发表于 2015-1-2 21:02
因此，要削弱齿谐波，光采用定子闭口槽，分数槽作用可能不是太明显，要从产生齿谐波的源头来解决问题。
...
下面来优化磁极结构。
考虑到加工方便性和材料的利用率，我们选用内外圆等半径圆弧的方式，且两侧边平行，这样的话有最高的材料利用率！磁钢尺寸如下图：
首先采用平行磁化的方式进行仿真
可见，采用这种方式后气隙磁密的基波由原来的0.849T提升到了0.884T（请参见65楼），而且最令人深恶痛绝的“5次谐波”以及也不太好的7次谐波也有很大程度的降低！
从磁力线图以及磁密波形图可以看出，波形不太丰满，这是由于等半径圆弧使得两侧气隙越来越大，加上平行磁化的“聚磁”效果，使得波形中间凸起，两侧迅速降低，导致“5次谐波”偏大！
为了彻底消除“5次谐波”这只苍蝇，根据上面的分析，我们想使得磁密波形变得更丰满些，如果不想采用等厚度磁钢，可以采用径向磁化的方式予以平衡！
从气隙磁密波形图可以看出，径向磁化果然使得波形变得丰满了许多，有点接近“理想极限磁满率”了{:soso_e100:}，定量分析的结果如下：
结果很理想，一是基波磁密进一步提高到了0.904T，更为神奇的是，竟然彻底消灭了“5次谐波”这个最大的绿苍蝇，而7次谐波也进一步降低了！
本帖最后由 zengxiaodong 于 2015-1-6 19:50 编辑
将磁极设置成平行磁化的结果如下：
齿槽转矩
可见齿槽转矩大幅度降低到了原来数值的30%以下！
用磁链求微分得到的反电势波形
可见电压波形仍然很不光滑。
本帖最后由 zengxiaodong 于 2015-1-6 20:26 编辑
平行磁化100%额定电流转矩
平均转矩10.82牛米，好像还略小于优化前，但是脉动程度有了明显改善！
平行磁化200%额定电流转矩
平均转矩20.3牛米，也是没有变大，只是脉动情况明显减小而已！
平行磁化下相电压的波形
100%电流
200%电流
实际的电压（V）应根据图中数值乘以9000，同样提供结果数据文件如下
本帖最后由 zengxiaodong 于 2015-1-7 19:12 编辑
磁极形状经优化后，磁化方向设置成径向的计算结果如下
齿槽转矩
可见，齿槽转矩也比优化前降低了50%以上，但是比平行磁化的高！
反电势
好像波形不如平行磁化的好。
本帖最后由 zengxiaodong 于 2015-1-7 19:36 编辑
径向磁化100%电流转矩
平均转矩10.99牛米，脉动情况几乎无差别。
径向磁化200%电流转矩
平均转矩20.64牛米。
本帖最后由 zengxiaodong 于 2015-1-7 20:21 编辑
100%电流，电压和功率因数
200%电流，电压和功率因数
电压峰值用磁链峰值乘以2*pi*f，而功率因数可以用sin去求出来。
结果数据文件如下
上述三种磁极下空载反电势线电势波形（磁链微分得到）
原方案
平行磁化
径向磁化
上面所有结果都是Id=0的控制模式！
如果改变电流的相位，也就是改变电流与直轴的相对位置，则可以计算不同交直轴电流情况下的电机运转性能，然后根据相量图求出不同工况下的Ld和Lq，以及电机的弱磁性能。
从优化后结果来看：
平行磁化：反电势波形好，齿槽转矩低，但是转矩脉动的频率也低（有明显的每对极6次成分）
径向磁化：反电势波形差，齿槽转矩高，但是转矩脉动的频率更高（基本上是每对极12次脉动）
因此，并不能简单地说波形好，转矩脉动就小，鉴于平行磁化的加工费用更低，因此实际生产中选用平行磁化的可能性更大！
chenjinhua024 发表于 2012-12-10 18:35
此法适合永磁电机，但内置式一般不是id=0控制啊，思路都一样
这些年精华帖评审工作一直在搁置，实在是对不住陈博士，从本周起精华帖评审工作再次重启，首先让大家一起学习一下你这个帖子
我有个其他的问题要问，你的一楼怎么写的是陈岩华原创呢？难道这是你的艺名？还是说这个是转帖的？{:soso_e113:}
本帖最后由 zengxiaodong 于 2015-1-11 16:55 编辑
在3种磁极形状中，原来的方案转矩脉动最大，如果用这个电机构成伺服驱动系统，则在额定负载下稳速运行时变频器输出的电流波形如何呢？
这个波形也可以通过有限元计算出来，其原理就是保持输出转矩为平均值10.884牛米不变，通过牛顿拉夫森迭代方法反算出电流的幅值，这是一个典型的一维非线性问题，计算的速度也是很快的，结果如下：
转矩波形
电流波形
这个电流波形就是变频器反馈控制时自动调节得到的波形，如果对电机进行实际测试就会得到这样的波形！
如果要进行前馈控制，也是可以的，只要在电流环的前面增加一个前馈放大器就可以实现，该放大器函数的自变量为转子位置，放大系数根据上述电流波形与理论正弦波波形的比值得到：
上面的图就是前馈放大器的函数关系图，与前面77楼对比发现，函数波形与原来正弦波电流驱动时的转矩波形几乎一模一样，这是自然而然的结果！
本帖最后由 zengxiaodong 于 2015-1-21 21:19 编辑
表面式永磁的弱磁效果不太好，在100%电流下，45度超前角控制时，相电压峰值在101伏左右，转矩为7.9牛米。
已经是容性运行了。（注意磁链波形要求导）
楼主精辟的原创，赶紧收藏。
精华贴，楼主辛苦了
如果theta在0到90之间工作电机会退磁吗?如果能,还能恢复吗?
theta=90时，A相电流达到最大值，A相与d轴重合，永磁体显示也是N极，为什么是去磁状态呢
高手中的高手啊！
非常不错的帖子，谢谢楼主！{:soso_e179:}
