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高带宽低速大转矩永磁同步电动机的优化设计

发布时间:2018-06-07 14:31

  本文选题:高带宽 + 大转矩 ; 参考:《电工技术学报》2014年S1期


【摘要】:为了使执行结构在低速条件下获得较快的动态响应,本文设计了一种直驱应用的高带宽、低速、大转矩永磁同步电动机。高带宽要求电动机具有较大的加速度,较低的转动惯量,而空间尺寸的限制使得电动机工作于非线性区,致使电动机容量增大。综合考虑了电动机转动惯量、体积、电动机电容量三者之间的关系,通过循环迭代选取了满足条件内的最优结果,对电动机进行了初步设计。然后,针对大力矩电动机的特点,进一步分析了电动机功率因数低的原因。为了改善电动机性能,本文采用基于时步有限元的改进Taguchi优化算法,合理选取永磁体极弧系数等5个结构参数作为优化变量,电动机功率因数等4个性能指标为优化目标,对电动机进行多变量多目标优化。有限元分析及样机实验结果验证了该方法的有效性。
[Abstract]:In order to obtain fast dynamic response of the structure at low speed, a permanent magnet synchronous motor with high bandwidth, low speed and large torque for direct drive application is designed in this paper. The high bandwidth requires higher acceleration and lower moment of inertia of the motor, and the limitation of the space size makes the motor work in the nonlinear region, resulting in the increase of the motor capacity. Considering the relationship among the moment of inertia, volume and electric capacity of the motor, the optimal results within the conditions are selected through the cycle iteration, and the preliminary design of the motor is carried out. Then, according to the characteristics of large torque motor, the reason of low power factor of motor is further analyzed. In order to improve motor performance, an improved Taguchi optimization algorithm based on time-stepping finite element method is adopted. Five structural parameters, such as permanent magnet arc coefficient and motor power factor, are reasonably selected as optimization variables, and 4 performance indexes such as motor power factor are selected as optimization objectives. The multi-variable and multi-objective optimization of the motor is carried out. The effectiveness of the method is verified by finite element analysis and experimental results of prototype.
【作者单位】: 北京理工大学复杂系统智能控制与决策重点实验室;北京理工大学自动化学院;
【基金】:国家青年自然科学基金(51307008) 教育部博士点基金(20121101120024) 北京理工大学校基金(20110642015和20120642013) 校优秀青年教师项目资助
【分类号】:TM341

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本文编号:1991511


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