120°相带环形绕组圆筒型永磁直线发电机定位力降低的优化设计（英文）

圆筒型永磁直线发电机(TPMLG)采用120°相带环型绕组可以提高其功率密度,然而,TPLMG具有较大的定位力,这会引起发电机的振荡甚至使系统不稳定。为了解决这一问题,该文对120°相带环形绕组(120°-TPMLG)的圆筒型永磁直线发电机进行优化设计。首先利用有限元方法研究不同结构参数(定子铁心长度、极弧系数、槽肩宽度、定子齿宽和气隙长度)对定位力的影响。根据分析结果,结合田口方法对发电机进行优化设计,在不损失输出功率的情况下使定位力最小,得到120°-TPMLG的最优结构参数。为了验证优化设计过程的有效性,将优化后的120°-TPMLG与初始发电机的性能进行比较。结果表明,优化后的120°-TPMLG的定位力得到了极大的减小,输出功率也略有增加。因此,该文采用的优化方法对减小120°-TPMLG的定位力是有效的。     

圆筒型永磁直线发电机的设计与定位力分析

提出了一种基于Halbach阵列结构的圆筒型永磁直线发电机设计方案,详细阐述了该发电机的结构和工作原理,并且采用有限元法对发电机进行电磁分析。得到了发电机的空载反电动势波形以及负载特性。通过改变发电机定子铁心的轴向长度及其边端齿的高度对电机进行了优化设计,得到了发电机铁心轴向长度和边端齿高度的最优尺寸。分析结果表明,优化之后发电机的定位力大幅降低,所得到的仿真结果为圆筒型永磁直线发电机的设计与优化提供了理论依据。     

圆筒型永磁直线发电机的结构优化与特性分析

提出了一种基于Halbach阵列结构圆筒型永磁直线发电机的设计方案,详细阐述了该发电机的结构和工作原理,并且采用有限元法对发电机进行电磁分析。通过改变永磁体尺寸、比例系数以及定子齿宽等参数,得到并分析其对发电机反电动势之间的影响,进行电机优化设计。根据优化后的发电机对其负载特性进行了研究。应用冻结磁导率方法求取了电感参数,所得到的仿真结果为圆筒型永磁直线发电机的设计提供了理论依据。     

一种新型永磁直线磁齿轮复合发电机的设计

为了提高发电机的功率密度和发电效率,提出了一种用于碟式斯特林太阳能热发电系统的圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机。发电机将圆筒型永磁直线发电机与圆筒型直线磁齿轮耦合在一起,有效地提高发电机功率密度和系统发电效率。同时利用有限元软件,建立电机二维模型,分析电机空载和负载特性,并利用正交试验法对电机结构参数进行优化,提高空载反电动势基波幅值,降低谐波含量。最后对电机定位力进行了优化并采用冻结磁导率法分析电机电感参数,以满足发电需求。     

一种新的容错型圆筒式永磁电机的优化设计

基于人工心脏的要求和应用,提出一种新的容错型圆筒式永磁电动机.该电机的最大特点是两相饼状绕组及轴向充磁的永磁体位于定子上,动子仅由多齿的铁心组成.为了提高电机性能,通过有限元方法(FEM)对动子齿宽、永磁体宽、容错齿宽、定子内径和动子外径比等主要尺寸进行优化,得到同时满足定位力和反电动势要求的尺寸.此外,比较了优化前后电机性能.最后仿真结果表明,该优化方法能够快速有效地改善电机性能.     

一种定子齿错位的模块化直线永磁磁通切换电机

直线永磁磁通切换电机的电枢绕组和永磁体都在动子上,而定子是凸极铁心,在长定子场合,如轨道交通,可以降低成本,具有很大的应用潜力。对一种模块化直线永磁磁通切换(MLFSPM)电机的结构进行改进,提出了一种基于定子齿错位的MLFSPM电机,主要目的是减小电机的定位力的同时,兼顾绕组基波幅值并减小绕组的谐波含量。在分析了电机定位力和线圈磁链与错位角之间的关系后,针对同时减小定位力和磁链谐波含量的目标,为电机选择了合适的错位角。最后,利用ANSYS有限元分析,对所提出的定子齿错位结构的MLFSPM电机进行仿真验证,仿真结果证明了所选错位角合理有效,所研究电机的定位力相对较小,相绕组磁链波形较正弦。     

圆筒型Halbach永磁单相直线发电机的设计与分析

为了提高海洋表面小波浪能量转换成电能的效率,提出了一种圆筒型Halbach永磁单相直线发电机的结构模型,采用有限元分析法对该永磁单相直线发电机的内部电磁场动态特性进行分析。根据分析电机结构参数对电机性能的影响,优化了电机齿槽结构。分析Halbach永磁体结构的充磁角度的不同对电机磁场性能和磁密曲线的影响。采用磁场能计算的方法对电机的定位力波动进行分析。最后,给出了电机在小波浪运行情况下的实验测试结果。分析和研究表明:圆筒型Halbach永磁单相直线发电机具有磁场正弦性高、定位力波动幅值小、能量转换效率高、结构简单、应用成本低等特点,在海洋波浪能发电领域具有较好的应用前景。     

用于海浪发电永磁圆筒型直线发电机的结构优化与分析

波浪能是一种新型的清洁能源,近几年提出了多种对波浪能进行开发的方案,但大多都是在波浪能和发电机之间加入转化装置,这样效率低,成本较高。该文提出了永磁圆筒型直线发电机可以将波浪能直接转化为电能。详细阐述了该发电机的结构,并且基于电磁场有限元分析软件Ansoft对于发电机进行仿真,得到空载电压的波形。通过改变永磁体长度对发电机进行优化设计,最后给出优化后发电机的三相空载电压波形和负载特性。仿真结果可以指导磁体结构的圆筒型直线发电机的理论研究。     

圆筒型永磁直线电机的设计及有限元分析

圆筒型永磁直线电机是一种新型的电力传动装置,它能将电能直接转换成直线运动所需的机械能,并且具有反应速度快、结构简单等优点而广泛应用于直线驱动领域。为了改善圆筒型永磁直线电机气隙磁密波形的正弦性并提高其推力性能,结合有限元分析法分别从槽极数配合、绕组分相、初级铁心长度选取等方面系统地分析了各参数对电机性能的影响。最终确定圆筒型永磁直线电机结构参数,所得结论为圆筒型永磁直线电机设计提供理论依据。     

基于拟牛顿法和模式搜索法优化永磁发电机

采用拟牛顿方法和模式搜索方法对一台汽车用永磁发电机进行了优化设计.在给出一台42V汽车用永磁发电机等效磁路和设计流程图的基础上,采用等效磁路的方法设计该永磁发电机.选择定子外径、定转子有效长度、定子槽尺寸、永磁体径向厚度以及线径等多个参数为优化变量,选择电机效率为优化目标.采用拟牛顿优化方法和模式搜索法对电机进行优化,给出优化结果.本文对汽车用永磁发电机的参数计算和优化设计等提供了一定的理论参考.     

机床用永磁直线同步电机推力波动的优化设计

永磁直线同步电机正在越来越广泛应用在高精度数控机床上.推力波动是影响机床系统运动精度和定位精度的主要因素.因此减小推力波动是永磁直线同步电机优化设计的重要任务.以一台有铁心PMLSM为例,首先对端部效应力,齿槽效应力分别加以分析,通过优化初级长度,优化两个端部齿的形状,优化绕组形式,优化次级磁钢偏斜角度,并用Ansoft进行仿真,比较切向力和法向力的波动变化,最终以优化后的参数制作了验证样机.     

一种海浪发电用永磁单相直线电机的工作特性与实验分析

提出了一种直驱海浪发电用圆筒型单相永磁直线发电机(PMSPLG)设计方案,该电机具有初级结构简单、体积小、定位力波动幅值小的特点。首先,论文给出发电机的结构和工作原理,分析了采用Halbach永磁阵列的电机气隙磁场。其次,在旋转电机磁场能量计算方法的基础上对直线电机齿槽定位力的计算公式进行推导,得到圆筒型直线电机的齿槽定位力波动统一公式;并采用有限元方法(FEM)对电机在不同槽距和极距的匹配情况下,对电机的定位力进行仿真分析,得到电机的槽距和极距的最优尺寸。最后,分析了PMSPLG在恒速和正弦变化速度下的空载电动势变化曲线。论文给出单相永磁直线发电机同尺寸样机,实验验证了电机的电磁特性。计算与实验结果表明该直线发电机具有定位力波动幅值小、后续整流电路简单的特点;与其他采用旋转电机的波能发电装置相比,具有能量转换效率高、系统结构简单、应用成本低等特点,在海浪发电领域具有较好的应用前景。     

扁平型永磁直线电机定位力综合优化

通过单一变量削弱永磁直线电机定位力的方法往往会影响到永磁直线电机的其他性能,所以需要以多变量、多目标进行综合优化设计。以一台18槽21极扁平永磁直线电机为优化对象,分析了影响定位力的关键参数。以边齿宽度、斜极长度、磁钢宽度和磁钢厚度为优化变量,以定位力、反电势和单块磁钢用量为优化目标,基于田口法和有限元法进行优化设计,通过对仿真结果的分析确定最佳的变量组合。有限元仿真结果表明,优化后的电机的定位力减小、反电势幅值增加并且磁钢用量减少,实现了优化目标。最后,通过测试样机的定位力和反电势验证了方法的有效性。     

内燃机用永磁直线发电机的正交优化与分析

阐述了自由活塞内燃发电机的基本原理,分析了齿宽、边端齿高、定子内外径之比、极弧系数、气隙宽度和凸初级长度对直线发电机的定位力的影响,利用正交试验法对直线发电机的极弧系数、气隙宽度、凸初级长度进行优化,并对优化后的电机进行空载和负载特性分析,优化后电机空载反电势波形畸变率为4. 52%,满足发电要求。有限元分析结果表明电机优化后定位力幅值减少76. 83%,反电动势幅值增加2. 53%,验证了正交试验法用于直线发电机优化设计的可行性。     

两自由度直驱感应电机直线部分绕组的优化与分析

针对两自由度直驱感应电机直线部分定子分布绕组端部过长、所占空间较大、直线部分定子扇形弧度过小,将直线部分绕组由分布绕组优化为集中绕组,在保持功率、尺寸、槽型等电机参数不变的前提下,将直线部分的分部绕组改为集中绕组,分别建立有限元模型,对比分析优化前后电机性能。结果表明集中绕组缩短了绕组端部,增大了有效铁心的长度,从而减小定子电流,提高了电机稳定性。     

绕组参数对车用永磁发电机性能影响分析

根据永磁发电机电磁设计的内容编制了径向励磁的车用永磁发电机计算机辅助设计软件,利用该软件分析了电枢绕组线径和匝数两项绕组参数对车用永磁发电机性能影响规律并进行了相应的实验验证。结论表明,增加绕组线径可以增加发电机输出功率,但也增大了短路电流,对稳压器不利;增加绕组匝数亦可以增加发电机输出功率,减小短路电流,但增大了发电机温升。     

永磁直线发电机在直驱式波浪发电系统的应用

针对波浪发电系统中大气隙永磁电机功率密度低的缺点,提出了一种将动子(永磁体)置于外部,永磁体采用准Halbach结构的圆筒型永磁直线电机,该电机可以增大功率密度,且提高气隙磁场强度的正弦程度。在体积相同的前提下,外转子永磁直线电机的功率密度为内转子结构的6~8倍。准Halbach充磁结构的气隙磁密为径向充磁结构的1.39倍。为了防止海水的腐蚀,将定子用环氧树脂密封。采用二维有限元分析优化其电机结构,分析了空载反电动势、负载反电动势、定位力以及损耗。研究表明凸定子结构能有效减小定位力。加工样机,在波浪水池中进行空载以及负载试验,通过仿真分析和实验结果可知,该电机具有功率密度大,与浮子连接方便的特点,能够很好地应用在波浪发电系统中。     

变频器参数对永磁同步发电机定子损耗的影响

为了研究调制比和载波比等PWM变频器参数对直驱型风力永磁同步发电机定子谐波损耗的影响,在考虑变频器谐波负载作用的情况下,采用二维场路耦合时步有限元法,建立永磁同步发电机电磁场计算的数学模型,进而给出定子谐波铁耗和铜耗的数值计算方法,计算结果与解析法的对比验证了算法的正确性.结果表明,当载波比相同时,随着调制比的减小,定子铁耗增加,定子铜耗减小;而当调制比相同时,随着载波比的减小,定子铁耗和铜耗均有所增加.研究结果对风力永磁同步发电机的设计与控制具有参考价值.     

圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机的设计

为了提高发电机的运行速度,降低机械损耗,提高系统工作效率,提出了一种用于碟式斯特林太阳能热发电的圆筒型永磁直线磁齿轮复合发电机。电机将圆筒型直线磁齿轮与圆筒型永磁直线发电机耦合在一起,有效地提高电机功率密度和系统发电效率。利用有限元Maxwell软件,建立电机二维模型,分析电机空载和负载特性,并利用正交实验法对电机结构参数进行优化,提高反电动势基波幅值,降低谐波含量,以满足用电需求。     

永磁直线电动机定位力的研究

永磁直线电机的定位力是由铁心开槽及铁心的有限长产生的。该文通过对电机定位力的分析并通过优化电机铁心的轴向长度,使其定位力得到有效抑制。