磁阻转矩与转矩波动的关系

sxwii

忽然有一个想法,不知道对不对,在设计电机时,有时候为了追求凸极率,利用磁阻转矩来提高转矩输出,那么是不是意味着转矩波动也会增大.因为磁阻转矩与永磁转矩不是一个频谱的.
那么如果又要高的转矩密度又要比较小的转矩波动,那如何取舍?
请指教.

Edwin_Sun

采取一些能降torque ripple的方法吧。。。但一般能降脉动的方法大部分都会降低转矩密度的。。。

可以先说一下你的想法

sxwii

一个电机,客户要求3倍过载,还要求转矩波动<5%,利用现有的一些零部件(主要是定子冲片)去做这个电机.采用内置式方案.增加凸极率来提高转矩输出,但是转矩波动一直高于5%(均是有限元分析结果).于是为了改善波形,采用不均匀气隙,气隙磁密波形有了很大的改善,转矩波动也下降了,但是凸极率降低了,转矩输出降低,达不到3倍的过载了.
体积又限制死了.没有好的方法阿.
我的想法是修改定子冲片,增加齿宽,提高气隙磁通.增加磁负荷,降低电负荷.是不是可行.

sxwii

Edwin_Sun 发表于 2014-5-5 15:56
采取一些能降torque ripple的方法吧。。。但一般能降脉动的方法大部分都会降低转矩密度的。。。

可以先 ...

孙博,还有一点我未说明,在求取最大转矩时,我是给了一个5倍额定电流的电流源,去看此时的转矩输出为多少.因为我不会参数化扫描功角,故采取上述办法.

Edwin_Sun

sxwii 发表于 2014-5-5 16:12
孙博,还有一点我未说明,在求取最大转矩时,我是给了一个5倍额定电流的电流源,去看此时的转矩输出为多少.因 ...

如果驱动器能提供这么高的电流也可以啊；

你可以看看不同电流下电机的转矩；

但提醒一点的是，如果是IPM，需要求取功角的，也就是MTPA控制下的工作点

Edwin_Sun

sxwii 发表于 2014-5-5 16:08
一个电机,客户要求3倍过载,还要求转矩波动

那你的绕线岂不是要变的很细了？不知道你的热负荷如何考虑了

你可以提供一下你的额定转矩，转速，定子外径与轴长，我算下有没有可能性

sxwii

Edwin_Sun 发表于 2014-5-5 16:18
如果驱动器能提供这么高的电流也可以啊；

你可以看看不同电流下电机的转矩；

是IPM.您要是有时间,就麻烦告诉大家怎么扫描功角了.{:soso_e113:}

lidawei_zs

采用斜槽还是比较有效的降低转矩脉动的做法，转矩密度会降低，三倍转矩过载要求也还好，不算很苛刻的要求。建议试一试

sxwii

Edwin_Sun 发表于 2014-5-5 16:22
那你的绕线岂不是要变的很细了？不知道你的热负荷如何考虑了

你可以提供一下你的额定转矩，转速，定子 ...

增加B,减少A,AJ值设计尽量控制在1300A^2/mm^2.cm以下吧。
定子内外圆110mm   175mm ,借用Y2的冲片。长度160mm
电机的主要参数 7.5kw  1500rpm  F级绝缘（B级考核）  IC411
IPM结构。目前感觉有些困难 3倍的过载+5%转矩波动

sxwii

lidawei_zs 发表于 2014-5-5 16:29
采用斜槽还是比较有效的降低转矩脉动的做法，转矩密度会降低，三倍转矩过载要求也还好，不算很苛刻的要求。 ...

异步机112的机座号做7.5kw(改成永磁电机)，3倍过载，还不苛刻?

Edwin_Sun

sxwii 发表于 2014-5-5 16:24
是IPM.您要是有时间,就麻烦告诉大家怎么扫描功角了.

我记得我应该在给端木版主的帖子回答里有如何扫描功角的方法，你可以找一找，版上也应该有其它方法

Edwin_Sun

sxwii 发表于 2014-5-5 16:38
异步机112的机座号做7.5kw(改成永磁电机)，3倍过载，还不苛刻?

三倍过载只是瞬时，又不是连续工作制，所以还好吧。。。

这个体积应该能实现你的要求，我算了下功率密度和转矩密度，不是太高

转矩脉动就像上面lidawei_zs说的，可以试试斜槽

sxwii

Edwin_Sun 发表于 2014-5-5 16:42
三倍过载只是瞬时，又不是连续工作制，所以还好吧。。。

这个体积应该能实现你的要求，我算了下功率密 ...

现在方案已经优化的差不多了，转矩波动控制在5%以下（采用不均匀气隙，未斜槽），但是有限元分析时，施加3倍额定电流，转矩输出则没有3倍的额定转矩。故提出此帖。基波磁密已经达到1T，齿部磁密已经1.7T。AJ值也已经1400了。就目前分析结果，就是过载转矩到不到3倍。{:soso_e127:}

Edwin_Sun

sxwii 发表于 2014-5-5 16:49
现在方案已经优化的差不多了，转矩波动控制在5%以下（采用不均匀气隙，未斜槽），但是有限元分析时，施加 ...

三倍电流肯定达不到三倍转矩的，要不然Kt都线性了。。。我记得之前我做过一个电机，大约施加三倍电流，转矩只有2.5倍的样子，还是2.2倍，具体忘了

lidawei_zs

sxwii 发表于 2014-5-5 16:49
现在方案已经优化的差不多了，转矩波动控制在5%以下（采用不均匀气隙，未斜槽），但是有限元分析时，施加 ...

内置式永磁电机极靴很容易饱和，造成凸极比的改变，最优的gamma角度（电流控制下，一般都是寻找最优的电流和空载反电势夹角-gamma角）肯定会变，会变小。所以首先需要调整下gamma角，选找到MTPA(最大转矩每电流的控制点）.再者本来高过载高性能永磁电机就是多费银子，目前您的设计已经对材料利用很充分的话，实在不行也只能增加永磁体了或者适当增大体积。

sxwii

是的，我这边就是按照kt线性近似计算其过载能力。我正在搜索您的关于功角的帖子。呵呵，希望可以解决我的问题。

sxwii

lidawei_zs 发表于 2014-5-5 17:08
内置式永磁电机极靴很容易饱和，造成凸极比的改变，最优的gamma角度（电流控制下，一般都是寻找最优的电 ...

是的，凸极比肯定是要变得。gamma角度我未做调整。

调小gamma角度，转矩随之减少。

lidawei_zs

sxwii 发表于 2014-5-5 17:59
是的，凸极比肯定是要变得。gamma角度我未做调整。

调小gamma角度，转矩随之减少。

那就说明，你开始的时候没有找到最优的控制角。。不妨全扫描，找到最优角度，看看到底这种电磁结构下，还差多少

kkguo

希望楼主继续更新。

zjumao

理论上电机在一个特定的功角下运行，磁阻转矩是恒定的，不会增加转矩脉动，不知道我的想法对不对?