渐变气隙结构下单相无刷直流电机齿槽转矩解析建模

TM351; 齿槽转矩的准确计算是解决单相无刷直流电机起动死点问题的基础.针对单相无刷直流电机有限元建模繁琐耗时的问题,建立渐变气隙结构下单相无刷直流电机齿槽转矩的解析模型.首先推导渐变气隙结构下气隙磁密的解析表达式,并利用能量法推导齿槽转矩的解析表达式,对其中的气隙磁密和有效气隙长度函数进行简化和傅里叶分解,最终得到齿槽转矩的解析模型.结合自适应复化梯形算法对该解析模型进行计算,避免传统模型中变量物理意义模糊,造成普适性差、预测精度低的问题.将渐变气隙结构下齿槽转矩的解析结果与有限元结果对比,并重点分析过零点偏移角度和峰值,验证所建立的齿槽转矩解析模型的正确性.该解析模型能够利用计算机编程实...

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Published in电机与控制学报 Vol. 28; no. 11; pp. 94 - 116
Main Authors 苏艳, 王喜莲, 赵海洲, 马彦深
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京交通大学电气工程学院,北京 100044 01.11.2024
Subjects
起动
finite element method
解析模型
cogging torque
齿槽转矩
单相无刷直流电机
gradient airgap
analytical model
有限元法
渐变气隙
start-up
single-phase brushless DC motor
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ISSN1007-449X
DOI10.15938/j.emc.2024.11.009

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Summary:TM351; 齿槽转矩的准确计算是解决单相无刷直流电机起动死点问题的基础.针对单相无刷直流电机有限元建模繁琐耗时的问题,建立渐变气隙结构下单相无刷直流电机齿槽转矩的解析模型.首先推导渐变气隙结构下气隙磁密的解析表达式,并利用能量法推导齿槽转矩的解析表达式,对其中的气隙磁密和有效气隙长度函数进行简化和傅里叶分解,最终得到齿槽转矩的解析模型.结合自适应复化梯形算法对该解析模型进行计算,避免传统模型中变量物理意义模糊,造成普适性差、预测精度低的问题.将渐变气隙结构下齿槽转矩的解析结果与有限元结果对比,并重点分析过零点偏移角度和峰值,验证所建立的齿槽转矩解析模型的正确性.该解析模型能够利用计算机编程实现快速准确地求解,且模型中各变量均与电机结构相关、物理意义清晰,便于设计人员优化齿槽转矩时寻找各变量之间的规律.
ISSN:1007-449X
DOI:10.15938/j.emc.2024.11.009