基于永磁极间偏移的磁齿轮电机齿槽转矩削弱研究

本文将一种“极间偏移”的设计理念融入至磁齿轮电机的转子永磁拓扑设计之中,形成一类极间偏移式永磁转子,旨在实现对磁齿轮电机齿槽转矩的有效削弱。为了充分挖掘磁齿轮电机的齿槽转矩特性,文章从永磁体不同极间偏移形式的角度出发,提出了两种拓扑结构。相关研究立足于“磁场调制”的研究视角,在分析电机磁动势和磁导特性的基础上,针对电机的齿槽转矩进行了推导。经过定性分析,确定和选取了极间偏移角作为削弱电机齿槽转矩的关键参数,并且对其进行优化设计。通过对极间偏移角的合理设计,改变了磁齿轮电机的永磁磁动势特性,很大程度上促进了电机齿槽转矩的削弱。基于有限元计算,仿真分析了电机的齿槽转矩特性、空载反电势、输出转矩等性能。理论分析与研究结果验证了永磁体极间偏移式磁齿轮电机对齿槽转矩削弱设计的有效性。     

新型永磁调磁式磁齿轮的设计与优化

为了提高磁齿轮的输出转矩和运行转速、减小永磁体的涡流损耗,提出一种新型永磁调磁式磁齿轮,分析其工作原理和转矩特性,结果表明相比较传统的磁齿轮,新型永磁调磁式磁齿轮具有传动效率高、转矩密度高、可高速传动的优点。在此基础上,为了获得新型磁齿轮的最优结构参数,以提升输出转矩和减小齿槽转矩为优化目标,提出一种基于参数敏感性和响应面法相结合的多目标优化方法,对新型磁齿轮的永磁调磁块、外转子及内转子永磁体等结构参数进行优化设计,利用有限元法分析优化前后新型磁齿轮的电磁性能,表明多目标优化方法可进一步提升新型磁齿轮的输出性能,为其应用和优化设计奠定了基础。     

新型磁齿轮复合电机的设计与分析

本文提出一种新型磁齿轮复合电机,该电机是将磁齿轮与游标电机相整合,使得游标电机的内转子与磁齿轮的外转子共同构成复合电机的低速转子,游标电机的输出转矩可以传输到复合电机的低速转子,从而提高了复合电机的输出转矩实现低速大转矩的直接驱动方式,同时充分利用了游标电机的内部空间,提高了复合电机的转矩密度。与此同时,电机的设计参数与原理将在本文给出。采用有限元分析法,对复合电机进行电磁分析。有限元的分析结果验证了理论分析的正确性。     

辐条式磁齿轮电机齿槽转矩抑制

磁齿轮电机具有转矩密度高、转子结构坚固的特点。针对外转子辐条式磁齿轮电机齿槽转矩高等问题,以一台三相18槽28极外转子辐条式磁齿轮电机作为研究对象,利用磁场调制理论对气隙进行解析计算,然后基于麦克斯韦张量法分析外转子辐条式磁齿轮电机齿槽转矩产生的机理,并通过调节槽口角度和转子削角对磁齿轮结构进行优化。有限元分析结果表明,优化后电机的反电动势三次谐波被削弱了53%、齿槽转矩幅值被削弱了93.4%、输出转矩脉动下降了73.7%。有限元分析结果验证了调节槽口角度和转子削角的结构优化方法的有效性。     

永磁行星齿轮电机设计及有限元分析

本文针对智能机电系统所需的动力驱动系统,以节能与智能化为研究目的,设计出高性能的永磁行星齿轮电机,以提升运输动力系统输出功率。整体创新设计与非接触式电机传动概念除了可应用在电动汽车,也可拓展应用到机械臂、无人搬运车等行业。本文从永磁行星齿轮电机的参数优化设计角度,对其槽半径、定子槽宽、定子极靴的厚度、定子线圈匝数、定子外径详细分析,获得了优化后的磁齿轮传动机构参数,并根据根据有限元分析得出磁场分布,得出磁场合理性分析。最后加工永磁行星齿轮电机的样机,实验得出传递转矩性能。通过仿真结果和测量结果对比后,说明优化后的永磁行星齿轮电机的磁路是正确的,转矩满足设计要求,该类永磁行星齿轮电机为有效降低运输用动力系统体积与重量,提高续航能力提供了参考和应用价值。     

一种混合充磁同心磁齿轮及其复合电机分析

为提高磁场调制式磁齿轮输出转矩,分析了一种混合充磁同心式磁齿轮。内转子永磁体为径向充磁,外转子永磁体采用正弦充磁,检验了2种充磁方式下气隙磁密的谐波匹配程度。建立了磁齿轮有限元模型,分析了内外气隙磁场分布,内外转子静态转矩特性和稳态运行转矩。并在优化磁齿轮轭部基础上,设计了一种混合充磁磁齿轮复合电机,计算了空载反电动势。结果表明,混合充磁下磁齿轮内外气隙有较高的切向磁密幅值,内外气隙谐波匹配度较好,有较高的输出转矩,优化轭部后转矩提升明显。     

面向电机模拟器的永磁同步电机模型研究

为提高电机模拟器对实际电机的模拟精度,针对磁饱和、交叉耦合效应和转子磁场谐波3个电机磁特性以及损耗、温升两个电机热特性因素分析永磁同步电机电磁参数变化规律,建立了能够同时体现永磁同步电机磁特性和热特性的变参数磁热耦合电机模型,对比了定参数建模电机模拟器、变参数建模电机模拟器与实际永磁同步电机三者的输出端口特性.根据仿真结果,所用定离散周期的电机离散模型具备良好的模拟精度,电机模拟器电流跟踪算法能够对电机模型输出指令电流进行快速跟踪.实验结果表明,基于所设计变参数建模的电机模拟器相较于实际电机端口特性模拟精度高,且准确性高于基于定参数建模的电机模拟器.变参数建模是高精度电机模拟器发展的正确方向.     

啮合式磁阻电机参数化非线性模型的建立

啮合式磁阻电机是一种新型电机,它将磁阻电机与行星齿轮减速器天然融为一体,可作直驱电机使用。为了提高啮合式磁阻电机的输出扭矩,需建立参数化矩角特性模型。用非线性磁网络法建立了6极啮合式电机的参数化模型。给出了气隙磁导的解析算法,详细讨论了磁阻矩阵和雅各比矩阵的生成,给出了磁网络模型的求解步骤,建立了参数化的磁链函数和矩角特性模型。最后用实测法和有限元法验证了矩角特性模型的精度和正确性,结果表明该模型计算精度与有限元法比较接近。     

永磁同步电动机调速范围的优化及性能分析

根据内嵌式调速永磁同步电动机的弱磁控制特点,以弱磁扩速倍数为优化目标,利用有限元仿真软件,分析了内嵌式调速永磁同步电动机矩形和V形永磁体尺寸和位置对电机参数和调速范围的影响,通过优化永磁体的位置和尺寸扩大了电机弱磁调速范围。计算了优化后电机的参数,对比了优化前后电机调速的范围。为内嵌式调速永磁同步电动机的优化和参数计算提供一定的参考。     

减小转矩波动的内置式永磁同步电机空气隔磁槽优化设计

内置式永磁同步电机转矩波动的存在影响电机系统的控制精度,因此如何减小电机转矩波动一直是研究热点。针对具有隔磁桥结构的内置式永磁同步电机,本文提出了一种减小内置式永磁电机转矩波动的空气隔磁槽优化设计方法,即以降低电机转矩波动为优化目标,以空气隔磁槽结构几何参数为优化变量,基于Taguchi法实现了内置式永磁同步电机低转矩波动设计。在此基础上,对优化前后电机空载和额定负载工况进行了有限元仿真对比分析。结果表明,所提出方法可以在保持额定输出转矩不变的前提下有效降低电机空载齿槽转矩和负载转矩波动,提高电机的性能。     

基于滑模观测器的无速度传感器异步电机模型预测控制

模型预测控制是近年来在交流调速领域逐渐受到关注的一种优化控制算法。针对预测控制所需的转速和磁链信息,采用将电机本体输出电流作为参考模型,自适应磁链滑模观测器的输出电流作为可调模型,通过对电流误差设置合适的自适应率,最终辨识出转速。该方案不仅提高了参考模型的精确性,同时将滑模理论应用到磁链观测模型,提高了系统的动态响应和对电机参数的鲁棒性。最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了联合仿真模型,仿真结果验证了该方案的可行性。     

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。     

低速工况下感应电机转子磁链在线辨识方法

感应电机在按转子磁场定向的矢量闭环控制系统中,转子磁链及其空间角度需要在线辨识.针对电机参数在低速工况下电动机温度升高而发生变化,不能保证磁链辨识精度以及M轴与转子磁链始终重合的问题,提出了基于减法聚类转子磁链在线辨识的方法.在确定转子磁链、空间角度和各输出量之间的映射关系的基础上,把电机参数变化当作干扰项来处理,利用局部模型网络构建磁链和空间角度的全局模型,在工况发生变化时,对模型结构参数和局部模型参数进行在线调整,保证模型输出与实际输出动态拟合,解决了低速时电机参数变动影响磁链准确观测的问题,仿真结果验证了该方法的准确性和有效性.     

圆筒型直线磁齿轮性能分析

圆筒型直线磁齿轮依靠磁场作用传递推力,其输入与输出之间具有非接触的特点。直线磁齿轮较机械齿轮具有独特优势,如高力密度、高效率、低噪音、固有的过负荷保护、免维护等,使得它在电动汽车驱动、风力发电、海浪发电等领域广受关注。为获得圆筒型直线磁齿轮的特性及性能参数,本文利用有限元分析方法建立其瞬态分析模型:首先定义了直线磁齿轮的三种运动形式,分析了磁齿轮内、外两层气隙磁场,并对其推力特性进行研究;其次,对调磁环铁心片长度和径向厚度、永磁体厚度、气隙长度、电枢铁心厚度进行研究,以获得最大推力为目标,分析结构参数对直线磁齿轮推力传输能力的影响,得到直线磁齿轮的优化尺寸。最后在优化参数下进行模拟分析,结果表明优化后确实提高了直线磁齿轮的推力和力密度。     

电传动装甲车辆用永磁同步电动机的弱磁控制算法

在详细阐述永磁同步电动机的电流矢量控制策略的基础上,从最大电机输出能力角度讨论了最佳电流矢量运行轨迹,提出了一种适用于车辆全范围调速的弱磁扩速综合控制算法。在此基础上考虑电机电枢反应引起的id、iq轴电感参数的变化,分析其对电机弱磁性能和车辆加速性能的影响。通过MATALB/Simulink仿真,比较了不考虑电枢反应和考虑电枢反应时永磁同步电动机电机输出能力的变化,仿真分析了该算法下的电机弱磁扩速性能,仿真结果验证了弱磁算法和理论分析的正确性。     

基于磁齿轮调制的复合电机有限元分析

为了降低机械损耗,获得高转矩密度电机,研究了一种磁齿轮复合电机,该电机充分利用磁场调制型磁齿轮内部空间,将磁场调制型磁齿轮和永磁电机复合在一起。利用有限元软件建立磁齿轮复合电机二维有限元模型,分析了电机磁力线分布、气隙磁密及对应的傅里叶分析、感应电动势、稳态运行转矩、齿槽转矩等特性。仿真结果表明,此类复合电机磁力线分布均匀,气隙磁密对应的最大谐波次数符合设计要求,三相反电动势对称性好,内外转子转矩比与传动比一致,齿槽转矩较小。与传统永磁电机相比此类电机有很好的转矩传输比和较高的转矩密度,具有很好的应用前景。     

多层磁障转子同步磁阻电机设计研究

针对复杂的多层磁障同步磁阻电机（SynRM）,在定、转子快速设计方面进行研究。以1台3 kW、4极电机为例,对比不同绕组形式下SynRM的性能。为降低转矩脉动,提出典型C型磁障转子的简化模型。研究各参数对电机输出转矩和转矩脉动的影响,并借助多目标优化算法进一步优化磁障参数,为同类电机的设计分析提供参考。     

一种同步磁阻电机凸极比的解析计算方法

凸极比是影响同步磁阻电机功率因数和转矩性能的关键参数,本文提出了一种基于等效磁路法的同步磁阻电机交直轴电感和凸极比分析计算方法,可以分析转子磁障结构改变对凸极比和电机性能的影响,快速进行同步磁阻电机的转子结构优化设计。为验证磁路法的可靠性和准确性,论文采用有限元法对一台30 kW同步磁阻电机进行了仿真分析,计算电机在不同转子磁障层数、不同磁障宽度、不同径向磁桥数量时的交直轴电感值、凸极比和输出转矩,并与磁路法得出的结论进行了对比。     

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。     

电动汽车用永磁电机弱磁调速能力

针对电动汽车驱动系统对永磁电机恒功率调速范围的较高要求,研究了内置V型磁路结构参数对永磁电机弱磁调速能力的影响。采用有限元仿真的方法分析相邻磁极间距和磁极中心植入深度与直轴电感、交轴电感、凸极率、气隙磁密和永磁磁链之间的关系,并由此得到永磁转矩和磁阻转矩的变化规律。结合电机控制器最大逆变电压和输出电流,总结出永磁电机反电势和转子结构参数与弱磁调速范围的关系。样机实验结果表明,通过调整转子磁路结构进而优化电机反电势和凸极率的方法能够有效拓宽永磁电机弱磁调速范围。电动汽车用永磁电机应适当增加转子相邻磁极间距并降低永磁体埋置深度,降低电机反电势的同时增加磁阻转矩,提高恒功率调速阶段带载能力。