轉矩波動的案例
轉子斜極對永磁輪轂電機性能影響的研究
圖12 永磁體斜極模型
圖13為不同永磁體傾斜角度下的齒槽轉矩波形，圖14為齒槽轉矩波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線。從圖14中可以看出，當傾斜角度α為4°時，齒槽轉矩波動幅值較小；當傾斜角度α為3°時，齒槽轉矩波動幅值較大，達到0.902 N·m。最大波動幅值與最小波動幅值相差0.453 N·m。可見，永磁體斜極對齒槽轉矩的影響較小。
圖13 不同永磁體傾斜角度下齒槽轉矩波形
圖14 波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線
3.2 斜極對反電動勢的影響
為了更清晰地分析斜極對電機反電動勢的影響，本文定義空載反電動勢非正弦度系數αE，其在數值上等于反電動勢各諧波幅值的絕對值之和與基波幅值之比。
(1)
電機轉矩波動中主要是6次諧波，為了減小波動轉矩對電機性能的影響，這里首先定義波動轉矩系數αT6:
αT6=
(2)
需要說明的是，上述公式推導忽略了電樞反應對波動轉矩的影響，即不考慮定子磁鏈所產生的波動轉矩以及忽略磁場飽和對波動轉矩的影響。轉矩波動主要是由反電動勢和電流的各次諧波相互作用產生的，而本文接下來只對由反電動勢5次和7次諧波所引起的轉矩波動展開研究，關于由電流諧波造成的轉矩波動和高于6次諧波引起的轉矩波動不予考慮。
因此，反電動勢非正弦度系數式(1)和波動轉矩系數式(2)可以簡化:
(3)
(4)
反電動勢隨傾斜角度變化結果如圖15所示。
展開 轉子斜極對永磁輪轂電機性能影響的研究
圖12 永磁體斜極模型
圖13為不同永磁體傾斜角度下的齒槽轉矩波形，圖14為齒槽轉矩波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線。從圖14中可以看出，當傾斜角度α為4°時，齒槽轉矩波動幅值較小；當傾斜角度α為3°時，齒槽轉矩波動幅值較大，達到0.902 N·m。最大波動幅值與最小波動幅值相差0.453 N·m。可見，永磁體斜極對齒槽轉矩的影響較小。
圖13 不同永磁體傾斜角度下齒槽轉矩波形
圖14 波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線
3.2 斜極對反電動勢的影響
為了更清晰地分析斜極對電機反電動勢的影響，本文定義空載反電動勢非正弦度系數αE，其在數值上等于反電動勢各諧波幅值的絕對值之和與基波幅值之比。
(1)
電機轉矩波動中主要是6次諧波，為了減小波動轉矩對電機性能的影響，這里首先定義波動轉矩系數αT6:
αT6=
(2)
需要說明的是，上述公式推導忽略了電樞反應對波動轉矩的影響，即不考慮定子磁鏈所產生的波動轉矩以及忽略磁場飽和對波動轉矩的影響。轉矩波動主要是由反電動勢和電流的各次諧波相互作用產生的，而本文接下來只對由反電動勢5次和7次諧波所引起的轉矩波動展開研究，關于由電流諧波造成的轉矩波動和高于6次諧波引起的轉矩波動不予考慮。
因此，反電動勢非正弦度系數式(1)和波動轉矩系數式(2)可以簡化:
(3)
(4)
反電動勢隨傾斜角度變化結果如圖15所示。
展開 基于JMAG Designer的永磁同步電機優化計算
圖2-13 關聯參數對話框
2.5 計算當前case
因為目標參數轉矩均值和轉矩波動率需要通過運行case后才能得到，因此需要先對當前case進行計算，然后將轉矩均值Tave和轉矩波動率Trip注冊到Results下。
運行完成后，進行如下操作。
1、顯示轉矩波形
右鍵單擊>study>Results>Graphs，出現圖2-14輸出參數選擇列表，選擇Torque>show打開轉矩波形圖。
圖2-14輸出參數選擇列表
2、如圖2-15轉矩波形圖（圖示為轉矩波形圖的菜單欄），左鍵點擊菜單欄Calculation選項，點擊ResponseGraph Data...，出現如圖2-16創建響應圖形數據對話框。在Calculation項選擇SimpleAverage，變量名稱設置為Tave，點擊OK按鈕出現如圖2-17注冊響應數據操作界面，點擊Registeras Response Data，則如圖2-18在result下出現Tave，同理需要注冊轉矩波動率Trip。這樣優化目標將也自動出現在case control下Optimization對話框中。
圖2-15 轉矩波形圖操作界面
圖2-16 Create Response Graph Data對話框
圖2-17 注冊響應數據操作界面
圖2-18 Response Data結果列表
2.6 設置優化目標
右鍵點擊>study>casecontrol，左鍵點擊Optimization...選項，出現如圖2-19對話框，設置優化目標函數，在[Optimization]點擊[ObjectiveFunction]選項卡，設置兩個優化目標函數。
展開 網絡課程 | 9月20日轉矩波動測量和分析
電驅產品前期開發階段，時常遇到電機輸出扭矩波動或扭矩偏差的現象，導致一系列的振動噪聲問題，同時也會限制了電機在高精度位置以及速度控制系統等一些方面的應用。</span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">此次在線研討會將圍繞電機扭矩波動和扭矩精度的相關因素及測量展開：</span></p><ul><li><span style="color: rgb(68, 68, 68);">扭矩高精度測量及帶寬影響：</span> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">扭矩控制精度；</span> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">扭矩階躍響應</span></li><li><span style="color: rgb(68, 68, 68);">扭矩波動的來源</span></li><li><span style="color: rgb(68, 68, 68);">整車運行環境對扭矩輸出的影響</span></li><li>扭矩波動測量</li></ul><p><br></p><p><strong>課程時間</strong></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">9月20日（周三）下午14:00-15:00</span></p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(0, 51, 90);">課程對象</strong></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">從事電機研發及測試測量特別是電機測量領域的工程、技術、營銷、采購、管理人員；大中專院校相關專業師生。
展開 
新能源汽車技術|車用永磁同步電機定子鐵耗的分析與優化
（a）張角和深度對總鐵耗的影響
（b）位置角和深度對總鐵耗的影響
圖5 轉速8 000 r/min時輔助槽尺寸對總鐵耗的影響
峰值轉速
8 000 r/min
時，輔助槽張角和深度對電機轉矩性能的影響如圖6所示，其中電磁轉矩變化范圍為
38.9~44.5 N·m
，隨輔助槽張角和深度的增大而減小；轉矩波動變化范圍為
3.4~14.7 N·m
，隨著輔助槽張角和深度的增大先減小再增大。
（a）電磁轉矩
（b）轉矩波動
圖6 輔助槽張角和深度對轉矩性能的影響
根據圖5(a)和圖6，電機在輔助槽
θ=160°
和
d=1.6 mm
時鐵耗最小，為
524 W
，但該尺寸下電磁轉矩最小(
39 N·m
)，轉矩波動最大(
12 N·m
)；在
θ=140°
和
d=1.2~1.6 mm
時轉矩波動較小(
3.4~4.5 N·m
)，其中電磁轉矩隨ds增大而減小。
峰值轉速
8 000 r/min
時，輔助槽位置角和深度對電機轉矩性能的影響如圖7所示，其中電磁轉矩變化范圍為
39.3~44.4 N·m
，電磁轉矩隨著深度的增大總體呈減小趨勢，隨位置角的增大先減小再增大；轉矩波動變化范圍為
3.4~28.9 N·m
，轉矩波動在
ds=1.2~1.6 mm
和
α=8
時較小(
3.3~4.5 N·m
)。
展開 高速開關磁阻電機電流換相的最優控制
圖1 兩種控制目標下不同電流與轉速的開關角 A）轉矩與參考電流的比值最大B）最小轉矩脈動
仿真結果
當開關角分別固定為-22.5°與-7.5°時電流與轉矩的仿真結果如圖2所示：
圖2 開關角分別固定為-22.5°與-7.5°時電流與轉矩波形圖
圖3和4分別為轉矩與參考電流的比值最大和最小轉矩脈動下的電流轉矩波形圖
圖3 轉矩與參考電流的比值最大下的電流轉矩波形圖
圖4 最小轉矩脈動下的電流轉矩波形圖
實驗結果表明，最小轉矩脈動目標控制獲得了轉矩波動最小值，約為轉矩平均值的5%。以最大轉矩為控制目標的轉矩波動大于20%的平均轉矩值。而固定開關角的轉矩波動在5%-15%之間。
實驗驗證
通過DSP與FPGA構成控制器，在SRM上實現所提控制。實驗結果如圖5和6所示。其中圖5為固定開關角下不同轉速下的電流波形，圖6為所提方法下的電流波形。
圖5 固定開關角不同轉速下的電流波形
圖6 變開關角不同轉速下的電流波形
通過比較圖5與圖6可以看出，固定開關角在高速（100rps）時不適用，而變開關角則可以很好地用于高速情況。
結 論
高性能的SRM驅動器要求對電流換相角進行精確控制，并且要隨著轉速與電流的變化而變化。換相角的選擇可以根據不同的控制目標而進行不同的選擇。在本文中研究了轉矩與電流比值最大與最小轉矩脈動兩個控制目標下的開關角優化。第一個優化目標適用于高速情況，第二個控制目標適用于低速情況。優化過程可以在離線情況下完成，然后將所得優化值儲存到表格中。實驗結果表明，所提控制方法取得了良好的結果。
來源：CAE愛聯盟
展開 磁性傳動齒輪研究綜述
磁性傳動齒輪通過結構的不斷改進與革新，在轉矩密度方面已經能與機械傳動齒輪相媲美，并且在某些方面，磁性傳動齒輪保持著自己獨特的優點，比如：無接觸傳動、免維護、噪聲小、自動過載保護等。然而磁性傳動齒輪在以下方面還存在一些不足之處，還有待深入研究。
1)高轉矩密度與低轉矩波動的拓撲優化與開發。轉矩密度與轉矩波動是評價磁性傳動齒輪性能的關鍵指標，提高轉矩密度與降低轉矩波動一直都是磁性傳動齒輪的研究方向與研究目標。目前，相較于機械傳動齒輪，磁性傳動齒輪的轉矩波動仍相對較大，這將阻礙磁性傳動齒輪在某些高精密儀器上的應用，比如手表、高精密機器人等領域。
2)更精確數學模型的改進與提出。磁性傳動齒輪的設計需要理論的指導，目前在設計磁性傳動齒輪時采用的主流方法仍是不斷地通過有限元的仿真調試與優化，這種方法雖然比較準確，但是其計算量大、耗費時間長，難以適用于磁性傳動齒輪的初步設計。
3)高性能材料的研發與應用。高性能磁性傳動齒輪的研發往往離不開高性能材料的應用，縱觀磁性傳動齒輪的發展史，磁性傳動齒輪的發展與高性能鐵磁材料的發展是息息相關的。
4)降低拓撲結構的復雜度。拓撲結構的復雜程度關乎磁性傳動齒輪的分析、設計與優化，關乎工程實踐應用的可能性，過于復雜的拓撲結構會增加生產加工環節的難度甚至難以實現，阻礙磁性傳動齒輪的工程應用和普及。
5)磁性傳動齒輪的大型化。世界上目前對于磁性傳動齒輪的研究還大多停留在小尺寸、小轉矩等階段，要擴大磁性傳動齒輪的應用領域，必然要提高輸出轉矩能力與尺寸。
5 結 語
本文首先對同軸磁性齒輪進行了介紹，闡述了其工作原理，梳理了近幾年來國內外學者為提高同軸磁性齒輪的綜合性能所做出的成果，并對其可能的應用場景進行了分析。然后對能夠承擔高載荷的磁性行星齒輪進行了介紹，主要介紹了目前國內外對磁性行星齒輪拓撲結構與動力學分析兩方面的研究成果。
展開 汽車物理按鍵力學檢測要點
4、旋鈕轉矩檢測：旋鈕的旋轉手感主要取決于轉矩。需要檢測旋鈕在旋轉過程中的轉矩變化，包括起始轉矩、最大轉矩、轉矩波動等。均勻且合適的轉矩能夠讓駕駛員輕松、準確地調節功能，例如汽車收音機的音量旋鈕或空調溫度旋鈕。
轉矩：檢測旋鈕旋轉過程中的起始轉矩、最大轉矩和轉矩波動。均勻且合適的轉矩能讓駕駛員輕松、精準調節功能，如汽車收音機音量旋鈕，轉矩一般控制在合適范圍，使調節輕松且不會因過小導致誤調節 。
旋轉角度：確定旋鈕可旋轉的角度范圍，保證駕駛員能通過旋鈕實現所有功能調節，同時避免因角度過大或過小影響操作便利性。
5、推拉部件受力檢測：對于一些具有推拉功能的部件，如某些汽車的儲物盒開關等，需要檢測其推拉過程中的受力情況，包括起始拉力、最大拉力、滑動摩擦力等，確保操作的順暢性。
進行嚴格的測試與驗證
1、實驗室模擬測試：在實驗室搭建模擬汽車實際使用環境的測試平臺，對按鍵和旋鈕進行多種工況測試。模擬不同溫度、濕度、振動條件下按鍵和旋鈕力學性能，檢測傳感器和算法準確性。如對汽車中控觸屏按鍵，在駕駛仿真系統中測試不同尺寸按鍵，收集安全性和用戶體驗主客觀數據，評估按鍵交互特性，為設計提供參考。
2、實際道路測試：在實際道路行駛中測試按鍵和旋鈕力學感知檢測系統。通過大量實際駕駛場景，收集不同駕駛習慣、路況下的力學數據，驗證檢測系統在真實環境中的準確性和可靠性。及時發現并解決實驗室測試未暴露的問題，如車輛行駛振動對檢測準確性的影響。
3、對比測試：將新的檢測系統與現有成熟檢測系統對比，評估性能優劣。通過對比不同系統對同一按鍵或旋鈕力學感知檢測結果，分析差異，找出新系統不足并改進。如研究不同類型旋鈕旋轉性能時，通過對比實驗，測量旋轉準確性、精度等指標，評估不同設計的優劣，為優化提供依據。
展開 軸向磁通與徑向磁通永磁同步電機性能對比
結果顯示，相比于RFPM電機，AFPM電機齒槽轉矩與轉矩波動大，但空載反電動勢波形正弦性較好，功率密度高；此外，AFPM電機轉子盤可代替增程器飛輪部分，很大程度上節省了制造成本，AFPM電機可成為增程器發電機的有力競爭者之一。
方案 | 高性能電機電磁仿真方案
圖5 不同電流值對應的DQ軸電感值
圖6 不同電流值對應的DQ軸電流值
圖7 不同電流值對應的轉矩及轉矩波動量
2、外電路參數化在同步永磁發電機中的應用
永磁發電機省去了滑環，更需要變頻器等外電路的配合。發電機的外部電路可以利用Maxwell
Circuit外電路編輯器進行編輯（復雜電路需與Simplorer耦合仿真）。電路中器件的參數值可以設置為變量（例如發電機帶不同感性負載的工況，可以將電阻或電感值設置為變量），并且該電路變量可以導入Maxwell有限元模型，便于進行發電機不同外部電路工況對電機本體性能影響的參數化/優化分析，并保證仿真精度。
操作方法：首先在外電路中將器件參數設為變量，在傳遞給Maxwell時，需在導入外電路*.sph時的對話框第4個選項卡的參數框中進行變量的確認與轉換，將第三列Value值設置為在Maxwell中對應的變量名稱即可，具體設置如圖8-9所示，之后便可實現外電路中電信號與Maxwell有限元模型的激勵源同步變化的功能。
圖8 外電路變量設置
圖9 外電路變量傳遞到Maxwel參數設置方法
利用Average& RMS Solutions和外電路參數化，可以提升發電機工程師研發效率、節省研發成本，更方便的利用軟件處理電機設計中面臨的復雜的后處理問題。
來源：安世亞太公眾號，版權歸作者所有。
展開 電動車驅動電機振動噪聲研究綜述
此外，2010年唐任遠發現控制電流相位偏差引起2階轉矩波動】，證實了外控制電路可產生多源激勵引起電機振動。
3．4 其他激勵
機械激勵：軸承或電刷裝置等的機械摩擦，轉子動不平衡是最常見的機械振動激勵；電機內的冷卻風扇轉動激勵電機產生噪聲；路面不平造成的附著力波動是引起驅動電機扭振的激勵。
4 基于磁固耦合的電機振動噪聲動態響應分析研究
4．1 結合場路耦合對電磁激勵進行仿真、利用ROMAX仿真獲得機械激勵
針對電機本身電磁激勵，國內外多采用電磁分析軟件仿真電磁力，早期，1997年比利時提出了計算徑向電磁力的方法，隨著有限元法的普及，多利用電磁有限元仿真軟件對電機磁場分析，2012年后考慮多物理場對電機的影響，建立了永磁同步電機多物理模型。
由于考慮外控制電路產生的電磁激勵，2012年國外學者、2013年國內學者開始進行場路耦合仿真電磁激勵，分別用有限元軟件對電機進行電磁仿真、用MATLAB／simulink搭建控制電路模型，結合兩者得到電磁激勵。
展開 
IPM電機隔磁橋電磁&結構多目標優化設計
UserDefined Primitives
Maxwell UDPs參數化建模
— 便于參數化設置，模型更新速度快，執行效率高
— 同一個UDP可以創建轉子沖片、永磁體、永磁體槽等模型，建模方便
— UDP支持布爾操作，用戶可以靈活運用多個UDP組合創建具有更多細節的幾何模型
— 設計團隊使用UDP建模可以降低成員之間的溝通成本，提高協作效率
— UDP支持二次開發，用戶可以將常用的幾何拓撲編寫成UDP腳本，一勞永逸
腳本開發案例
基于Workbench的多物理場仿真流程
— Maxwell2D:計算電機負載轉矩、轉矩脈動
— DesignModeler:幾何模型處理
— Staticstructure:計算轉子隔磁橋最大離心應力
設置
Maxwell設置
在Maxwel中使用UDP建立轉子幾何參數化模型
在DefaultDesignXplorerSetup中
— 勾選優化設計變量
— 設置優化響應結果:平均轉矩、轉矩波動
DesignModeler設置
在DesignModeler中抑制除轉子鐵心和永磁體以外的幾何模型
靜態結構分析設置
— 周期對稱邊界
— 合理的Mesh
— 約束條件
— 轉速載荷
求解并顯示等效應力結果
— 勾選Results->Maximum將全局最大應力作為優化響應結果
完整版資料，可至公眾號“笛佼科技”菜單欄“干貨福利”查看
展開 云論壇 | 新能源汽車動力總成NVH挑戰與解決方案
在線論壇主題
新能源汽車動力總成NVH挑戰與解決方案
舉辦時間
2022年1月12日(周三) 下午13:00-18:00
演講日程
13:00-14:00
李博士-知名電驅企業NVH專家
正向設計和量產制造上的新能源汽車電驅動系統的NVH開發
14:00-15:00
李勇-HBK 亞太區EPT銷售拓展經理
金鵬-HBK 大中國區應用服務經理
轉矩波動測量及其對電功率和振動噪聲的影響
15:00-16:00
崔國旭-中汽中心 動力系統NVH高級工程師
混合動力系統NVH開發與控制
16:00-17:00
鄭老師-國內多家主機廠，10年以上NVH開發經驗
高性能電驅動NVH常見問題及相關性解決方案
17:00-18:00
高輝-中汽中心 高級工程師
新能源動力系統NVH測評與未來標準探討
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展開 線下培訓 | 12月北京電機測試與分析培訓
HBK電驅動測試方案
使用HBK eDrive系統進行動態功率和瞬態扭矩、效率Map圖、轉矩波動、諧波分析、電機性能測試、電機下線檢測等。
# 注：以上所有內容均包含現場演示，建議您攜帶LAN-XI模塊（至少一臺）、加速度計或傳聲器（至少一臺）、安裝有測量軟件的電腦，方便操作練習。
培訓費用：3500元
對軟件在1年期維護與升級協議期內的用戶提供1個免費名額，附加席位享受20%優惠；
報名前可查詢隨貨清單中的M1紙質證書，或自行查證（點擊了解如何查找M1信息及BKID），或提供加密狗ID為您代查；
住宿及交通由用戶自行預定、費用自理。
聯系人：
培訓內容、技術咨詢：沈良偉 13801164172
付費和開票事宜咨詢：崇小姐 13810624808
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<HBM應變片：應力測試測量優選>
<HBM稱重傳感器：稱重精度，久經驗證>
<HBM力傳感器： 應變和壓電兩種測量技術>
<HBM扭矩傳感器和轉矩傳感器>
<電功率測試 - 從部件到車輛能源管理>
<數據采集系統與設備>
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