单定子双转子盘式永磁同步电动机设计

单定子双转子盘式永磁电动机转子磁极采用钕铁硼永磁体Halbach阵列结构.采用三维有限元法对盘式永磁电动机进行了电磁场分析,研究了电磁场的矢量磁位、磁感应强度和磁场强度的矢量分布.研究结果有助于电机设计分析.     

新型盘式横向磁通永磁电机及其空载电动势波形的解析计算

盘式横向磁通永磁电机具有横向磁通永磁电机和盘式永磁电机的综合优势。本文提出一种新型盘式横向磁通永磁电机,首先给出了该电机的原理结构及优越性;然后将其转子盘沿径向等分成若干单元,并基于转子盘磁体的体积积分,求得定子相绕组的永磁磁链,进而求得该种电机空载电动势波形的解析表达式;最后通过三维电磁场有限元方法和样机实验方法验证了所给出理论解析计算的正确性。     

分布式系统用盘式永磁同步发电机的设计与仿真

盘式永磁发电机的磁通为轴向,其磁路与传统电机相比具有很大不同。介绍了分布式系统用盘式永磁发电机的结构特点并推导了其基本的电磁关系;通过经验及计算分析确定了电机的各尺寸和永磁体材料,利用Ansoft Maxwell 3D软件对电机的静态和瞬态磁场进行了仿真计算并对其磁场分布、电磁力、磁链等进行了分析。结果与设计相符,同时为改善风力发电机系统参数提供了理论依据,方便了电机的优化设计,可以有效降低研发成本,提高设计精度。     

聚磁式横向磁通永磁盘式风力发电机设计与分析

横向磁通永磁电机电负荷和磁负荷相互解耦,设计灵活,且相比于传统的径向和轴向磁场永磁电机具有较高的功率密度,因此在低速风力发电领域具有良好的应用前景。该文基于横向磁通电机的原理与盘式电机的特点,提出一种新型聚磁式横向磁通盘式永磁发电机,其定子铁心沿径向形成交错的内外齿,且永磁体嵌入转子铁心中,有效提高了横向磁通电机的空间利用率和气隙磁密。为满足电机磁路的需要,定子铁心采用软磁复合材料构成。文中介绍了这种电机的结构和原理,给出了电磁设计方法,并采用三维有限元法对电机进行了分析计算。根据理论计算,研制了实验样机,并进行了试验研究,验证了理论分析的正确性。     

基于Halbach阵列的永磁风力发电机的设计与优化

为提高电机气隙磁密的正弦度以提升电机的性能,将Halbach阵列应用于直驱式外转子永磁同步风力发电机。设计了一台1.2MW直驱式永磁同步风力发电机,通过有限元法对比分析了不同Halbach充磁阵列和传统径向充磁阵列电机的气隙磁密及感应电势波形,仿真结果显示45度Halbach永磁阵列永磁电机的气隙磁密波形和感应电势波形的正弦度最高且谐波含量最低,发电效果最佳。针对45度Halbach阵列永磁同步风力发电机进行了温度场仿真,结果表明,电机不存在局部过热情况,设计的Halbach阵列永磁同步风力发电机能够稳定运行。     

盘式对转双转子永磁同步电机的设计和特性分析

针对一种对转螺旋桨驱动用盘式对转双转子永磁同步电机进行了分析,提出了该电机的基本设计方法,得到了电机主要尺寸参数的设计方程;利用有限元软件对该电机进行了三维建模和动态仿真分析,得到了其磁路特性和主要性能参数,并重点分析了两个永磁转子存在位置差时电机总反电动势波形的特点,利用有限元结果对永磁转子所受的轴向磁拉力进行了计算和分析;最后对所设计的2.2 k W电机样机进行了试验验证。     

盘式永磁同步风力发电机的设计

本文介绍双转子单定子盘式永磁同步风力发电机的设计。用软磁复合(SMC)材料来形成定子铁心,同时采用结构简单的背靠背绕组,使电机的制造变得容易。用等效磁路法对5 kVA盘式永磁同步发电机进行了设计,并用有限元法对其进行了验证,计算和仿真结果表明此设计方案是可行的。     

Halbach阵列无轴承永磁电机有限元分析

针对气隙磁密对无轴承永磁电机可靠性、转矩脉动及径向悬浮力的影响,提出了Halbach阵列永磁转子结构。从无轴承永磁电机的转子结构出发,对常规面贴式永磁转子和Halbach阵列永磁转子进行了比较分析,并用Ansoft进行了有限元分析,得出了两种不同转子结构的磁力线分布图及气隙磁密波形,分别对两种转子结构的无轴承永磁电机的径向悬浮力与悬浮力绕组电流的关系进行了对比。分析结果表明:Halbach阵列应用在无轴承永磁电机中能显著提高气隙磁密及其正弦特性,增大径向悬浮力。Halbach阵列应用于无轴承永磁电机具有可行性和可靠性。     

背绕式定子绕组高速永磁电机三维端部区域电磁场分析与计算

以一台117kW、60000r/min背绕式定子绕组的高速永磁同步发电机为例,建立电机三维电磁场全域数学模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件;采用有限元法,计算了电机空载及额定负载状态下端部区域的磁密分布,并与部分实测数据进行了对比。同时,以气隙磁密为主要研究对象,定量分析气隙磁密在端部区域的变化情况,然后对发电机端面附近区域的转子护套、气隙、定子齿顶及定子轭部磁密径向分量和轴向分量进行分析,给出了磁密径向分量和轴向分量沿电机轴向的变化曲线。最后,对高速永磁同步发电机不同转速下背绕式定子绕组端部漏磁场进行计算,研究端部漏磁随转速的变化关系。得到了一些有益的结论,为深入研究高速永磁电机提供了理论依据。     

新型盘式横向磁通永磁风力发电机的设计与分析

横向磁通永磁电机具有电及磁负荷解耦、功率密度转矩密度高的优点，极适合低速直驱场合。本文基于小型风力发电提出一种新型盘式横向磁通永磁发电机，由于采用了软磁复合材料与叠片硅钢材料组合定子铁心盘式结构，电机在具有横向磁通电机优良性能的基础上，还具有低的轴向长度和很低的漏磁和较高的运行效率。本文首先介绍了该电机的结构和原理，并给出了尺寸方程的推导公式，基于此，利用三维电磁场有限元方法分析了该电机空载状态下的气隙磁密、磁链、空载反电势波形及负载输出转矩波形。最后，根据理论计算，设计研制了一台盘式横向磁通永磁发电机样机，并进行了初步试验，进一步验证了电机性能的优越性。     

新型直线波力发电机定位力分析

为了使新型直线波力发电机能够良好运行,需要准确分析定位力的大小。以电磁场数值计算为基础,根据磁场能量的变化来求解电机的定位力。以一个定子模块数为3,振子永磁体磁极数为5的直线波力发电机为例,以单个振子永磁体块所受定位力为基础,确定电机的振子极距,并以此为基础求解出考虑导磁端盖影响的整个发电机振子所受定位力的变化。实验结果表明,与理论计算结果基本一致;所采用的定位力的分析方法是可行的和有效的,对进一步改进和优化直线波力发电机的设计具有重要参考价值。     

高效率轴向磁场永磁同步发电机节能技术研究

提出了一种高效率轴向磁场永磁同步发电机结构.分析了其运行原理,并进行了电磁设计与仿真计算.对磁极形状进行了优化设计,得到了正弦度高的相反电势和负载相电流波形,并从多方面研究轴向磁场永磁同步发电机的节能技术,着重研究了减小电机铁心损耗技术,提高了电机的效率.并设计制造了样机,试验结果验证了文中提出的节能技术正确可行.     

Study and experimental performance evaluation of flux intensifying PM motor with variable leakage magnetic flux

This paper describes a flux intensifying permanent‐magnet (PM) motor with variable leakage magnetic flux. The unique feature of this proposed motor is the ability to passively adjust the magnetic flux linkage into the armature windings in proportion to the armature magnetomotive force and/or armature current phase. The magnetic circuit topology of the flux intensifying PM motor and the passive variable leakage magnetic flux are determined through FE analysis. Then, the driving performance is experimentally elucidated through comparison with that of a reverse salient pole type (flux weakening) PM motor without variable leakage magnetic flux.     

隐极发电机阻尼绕组和槽楔对励磁转矩的影响

为了说明在外部稳态不对称情况下,阻尼绕组和阻尼槽楔对同步隐极发电机励磁绕组恒定电磁转矩和二次谐波电磁转矩的影响。首先,在同步隐极发电机正序等效电路和负序等效电路以及正序磁场恒定电磁转矩和负序磁场恒定电磁转矩分析的基础上,推导出一种新型研究同步隐极发电机恒定电磁转矩的解析方法。然后,在磁场相互作用分析的基础上,提出一种分析同步隐极发电机励磁绕组二次谐波电磁转矩的新方法,并用该方法分析了电流不对称度、阻尼绕组和阻尼槽楔对同步隐极发电机励磁绕组二次谐波电磁转矩幅值的影响。最后,为了验证解析分析的正确性,采用时步有限元法进行仿真计算,有限元数值算法的结果与解析分析结果具有良好的一致性。     

Halbach永磁阵列无刷直流电机转矩的解析计算和分析

Halbach永磁阵列具有灵活配置电机气隙磁通密度、磁屏蔽的特点,将其用于无刷直流电机以增加电磁转矩、降低齿槽转矩。在保角变换求解电磁场基础上,给出无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的解析计算模型,通过有限元仿真对该模型的准确性进行证明;使用该模型分析每极两块(1P2p)、每极三块(1P3p)Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角对无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的影响,对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach永磁阵列的无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩随永磁体厚度的变化规律。分析结果表明,合理配置无刷直流电机Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角可提高电磁转矩、降低齿槽转矩,当永磁体厚度增加时,Halbach永磁阵列更有利于电磁转矩增加。     

混合励磁爪极发电机的磁场调节特性分析

针对电励磁爪极发电机输出功率较低、永磁式爪极发电机磁场不可调节的缺点,研究了一种特殊结构的混合励磁爪极发电机。阐述了该发电机的结构组成、工作过程及磁场调节原理,利用三维电磁场有限元软件JMAG分析了其空载磁场分布情况及磁场调节特点。结果表明,与相同结构参数的电励磁爪极发电机相比,混合励磁爪极发电机具有更高的气隙磁通密度和更宽的磁场调节范围等优点,为进一步深入探索爪极发电机提供了一定的理论基础和技术参考。     

爪极电机的三维有限元建模与仿真

针对爪极发电机复杂的内部磁场计算问题,该文利用Ansoft软件的Rmxprt模块生成某电励磁爪极发电机的三维有限元模型,并在Maxwell 3D中对模型进行了优化,结合电机绕组的电路模型,构建了电机三维瞬态仿真模型。在此基础上,对发电机的空载输出电压进行了仿真,仿真波形与实测空载电压波形符合较好,验证了模型的正确性。最后,利用Ansoft后处理功能,分析了电机气隙磁场分布特性。     

磁极参数对车用永磁发电机性能影响的理论分析与实验

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,利用该软件分析了磁化长度和磁钢截面积两项磁极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.结果表明,增加磁钢截面积、减小磁钢厚度不仅减少了永磁材料的用量,降低了成本,而且增大了电枢反应电抗,降低了高速时的输出电压.     

离网型永磁风力发电机设计中的几个问题

以实例说明离网型永磁风力发电机设计中磁钢的选型、气隙长度与性能的关系，并设计生产了一台5kW永磁（内、外转子）风力发电机，取得较好实效。     

基于Taguchi-PSO的永磁同步发电机空载气隙磁密波形优化

以某款增程器用48 V永磁同步发电机(PMSG)的空载气隙磁密波形畸变率为优化目标,永磁体极弧系数、气隙长度、磁钢厚度、磁极偏心距为变量,磁钢质量和电机效率为评价参考指标,利用RMxprt参数化扫描功能和Taguchi方法建立正交试验矩阵,ANSYS Maxwell二维有限元仿真分析得到数据样本。通过傅里叶模型拟合样本数据,构造适应度函数。最后,采用粒子群算法(PSO)进行寻优,得到了一组最优的磁钢参数并进行有限元验证。结果表明,采用Taguchi-PSO方法,使空载气隙磁密波形得到了较大改善,并减少了磁钢用量。