机场摆渡车用永磁轮毂电机性能优化

针对目前航空地面特种车辆的电动化,设计出机场摆渡车用永磁同步轮毂电机。首先给出永磁同步轮毂电机基本尺寸和基本参数,其次利用有限元软件对电机空载特性进行仿真计算,分析气隙长度和永磁体厚度、极弧系数对轮毂电机性能的影响。最后综合分析结构参数的改变对齿槽转矩和反电势的影响,确定电机最优结构尺寸。     

电动摩托车用双定子永磁电机设计及其转矩分析

为充分利用电动摩托车轮毂电机内部空间,提高电机的驱动转矩,该文设计了一款双定子结构的永磁电动机。在内外定子主要尺寸、磁路结构、绕组设计讨论的基础上,完成了该电机的电磁设计。用电磁场有限元的方法研究了该电机的转矩特性,并与单定子永磁电机进行对比,结果表明双定子永磁电机的起动性能更好,驱动能力更强,提高了电机的空间利用率,适合作为电动摩托车的轮毂驱动电机。     

新型模块化永磁轮毂电机的原理及其电压相位控制

本文针对电动汽车对转矩/功率特性的要求,提出了一种基于U型电磁铁的新型永磁轮毂电机,并对其转矩特性和电压相位控制进行了研究。通过机电能量转换关系建立了电机的数学模型,重点推导了电磁转矩的表达式,采用3D有限元方法进行电磁瞬态仿真,得到了电机的定子永磁磁链和永磁转矩、线圈磁阻转矩以及永磁体磁阻转矩的特性。分析表明,永磁转矩是该种电机的主要转矩,且受控于电机的电压与电流的幅值和相位。根据电流、磁链和转矩的关系,对电压相位控制策略进行了研究,得到了电压相位提前导通角与转速和电流的近似关系。最后通过对一台5相4极结构电机的设计和仿真分析,获得了较高的功率输出和效率,验证了电机原理和控制策略的正确性。     

无人车用高速永磁电机转子优化设计

随着车用电机高压化、高速化、高效化和高舒适性方向发展,对永磁电机的设计提出了更高的要求。本文以一台峰值功率65 kW,峰值转速9500 r/min,峰值扭矩650 Nm的车用高速轮毂永磁电机转子设计为例,对电机转子的电磁特性、传热特性与机械特性建立有限元和热路模型进行研究分析。为了提高车辆运行的舒适性,本文以转子磁路结构参数为优化参数,采用田口法对轮毂电机转子进行优化设计,在保证输出转矩不降低的情况下降低电机转脉动,优选齿槽转矩和绕组反电势THD最低的参数组合.仿真结果表明,优化前后转矩脉动降低了1.3%。针对轮毂电机大直径转子高速下转子强度问题,重点研究热态工况高速离心力作用下转子强度分析。该研究对于重载无人车用高速永磁电机设计具有理论指导意义。     

基于进化策略的轮毂电机永磁体结构优化设计

在永磁电机设计中,永磁体(permanent magnet,PM)作为励磁磁源,其结构、尺寸直接影响电机的性能。进化策略(evolution strategies,ES)是一类仿效自然选择和基因突变的智能优化算法,具有适应性广、鲁棒性好、适用于并行计算等优点。该文将ES引进到永磁电机PM结构的优化设计中,并将有限元分析(finite element analysis,FEA)与ES相结合进行优化设计。以一台8.5 k W的轮毂电机作为优化对象,通过联合ES和FEA对PM结构尺寸进行优化,轮毂电机的齿槽转矩有效减小了81.7%,平均电磁转矩增大了5.3%。     

聚磁式永磁轮毂电机多目标优化设计

集成二级行星减速器轮毂驱动系统对电机电磁和力学性能提出了更苛刻需求。为进一步提升永磁轮毂电机转矩密度和弱磁范围,提出一种聚磁式永磁轮毂电机拓扑结构,分析转子关键参数对转矩密度、弱磁能力和转子强度的影响规律,确定电机初始优化目标;进一步利用有限元及响应面法构建输出转矩、特征电流及转子应力的代理优化模型,并利用改进布谷鸟算法进行多目标优化设计;对比分析优化前后电机电磁和机械性能。最后,试制75 kW聚磁式永磁轮毂电机,试验结果验证所提多目标优化算法的可行性和有效性。     

直驱永磁无刷直流轮毂电机参数计算和结构设计

以某款城市微型电动汽车的轮毂电机为研究对象,通过原型样车设计要求计算出永磁无刷直流轮毂电机所需的额定功率、最高转速、额定转矩等主要性能参数。设计的直接驱动的永磁无刷轮毂电机采用悬臂支撑结构,装有电流传感器和温度传感器的电机右侧板和转子支架配合采用唇形密封圈,以保证内部的密封性,对转子支架、支撑轴等核心部件进行约束受力分析、三维建模和强度校核。样机试验表明该轮毂电机的外特性曲线能够满足城市微型电动汽车的使用要求。这对该款结构的轮毂电机产业化过程有一定的借鉴和指导意义。     

轮毂式永磁同步电动机电磁转矩的数值计算与误差分析

基于有限元法 ,分别采用麦克斯韦应力法和虚位移法对电动车用轮毂式矩形波永磁同步电动机的电磁转矩进行了数值计算。结合实测数据的验证 ,分析了有限元剖分形式对数值计算精度的影响 ;阐述了两种算法在永磁电机电磁转矩计算中各自所具有的特点 ,分析和比较了直槽与斜槽式电机的静转矩特性 ;讨论了样机定位转矩与转子位移的关系     

永磁同步轮毂电机设计及其弱磁控制研究

采用有限元法设计永磁同步轮毂电机,对影响其性能的气隙磁密谐波和齿槽转矩进行优化,降低了谐波损耗和力矩波动,达到速度高、控制性能好、功率密度高的特点,提高了轮毂电机的性能。并且对轮毂电机进行弱磁控制,扩大其调速范围并且增大其扭矩,最后试制了一台内置式交流永磁同步轮毂电机样机,并对性能进行了测试,满足设计要求。     

电动汽车永磁无刷轮毂电机磁场定向控制

永磁无刷轮毂电机通常具有接近正弦波形的反电势,适合采用正弦波电流驱动。基于霍尔位置传感器的磁场定向控制应用于此种电机,具有效率高,转矩脉动小等优点。在电动汽车轮毂电机直接驱动应用中,要求避免出现较大的瞬态转矩以及抑制转矩脉动,通过增加前馈控制可有效抑制瞬态较大的转矩的出现,增加死区补偿可有效改善转矩脉动。试验结果表明,基于前馈和增加死区补偿的磁场定向控制应用在电动汽车永磁无刷轮毂电机控制中具有更好的控制效果,消除了瞬时转矩较大变化引起的不平顺,减小了稳态转矩脉动产生的驾驶室噪声。     

轴向磁通分裂齿式游标电机设计及性能分析

提出并设计一种新型双定子轴向磁通分裂齿式永磁游标电机。采用二维有限元法对电机关键技术参数进行优化设计,以优化后的电机为对象,从永磁体材料、充磁方向等角度,对电机性能进行分析。最后,将此电机与传统非分裂齿式游标电机进行对比,结果表明,同等条件下新提出的电机具有更高的输出转矩与更好的磁场调制效果。新提出的轴向磁通永磁游标电机既能满足轴向尺寸要求,又能达到直驱大转矩,在电动汽车的轮毂电机等应用中具有巨大的研究潜力与发展前景。     

电动汽车3kW轮毂电机的参数化设计及试验分析

通过JMAG软件和Solidworks软件完成了对指定功率、转速、尺寸和转矩的轮毂电机的电磁学分析、设计和制造,从而开发电动汽车不同工作状况下所需的轮毂电机,并通过轮毂电机试验台对其进行电机特性分析和验证。其试验结果与预设指定要求一致,表明了设计分析的可行性和正确性,为指定参数的电机设计和制造提供了实践指导和理论依据。     

工业机器人用永磁同步电机的设计

机器人用永磁同步电机要求具有高转矩倍数、高效率和低转矩脉动等特性。通过分析电机的技术要求,确定了该电机的基本尺寸参数。用有限元分析软件对电机进行分析和仿真。对常用的永磁电机的槽极配合进行分析,选择最佳的槽极配合。采用不等厚永磁体结构,对电机的齿槽转矩进行优化。设计了大小圈绕组结构,有效地提高了电机的效率。为工业机器人用永磁同步电机的设计和改进提供了一种设计的方法。     

同步磁阻电机分析与设计(连载之十二) 永磁辅助同步磁阻电机的设计研究

针对两层磁障的同步磁阻电机,分析磁障厚度比例对磁阻转矩的影响。进而在优化的同步磁阻电机中间磁障中插入永磁体形成永磁辅助同步磁阻电机,讨论此类永磁辅助同步磁阻电机的齿槽定位力矩、永磁转矩、磁阻转矩和抗退磁性能。最后对比了同步磁阻电机和永磁辅助同步磁阻电机的转矩特性以及调速特性。     

一种大转矩外转子永磁轮毂电机驱动特性分析

提出一种大转矩外转子永磁轮毂电机,可用于纯电动机场摆渡车、机场大巴车、公交大巴车等。合理设计电机外转子的永磁磁极倾斜角,使电机相反电动势为只含有3次谐波的梯形波,线反电动势为正弦波,同时不降低电机的输出转矩。分析比较了采用不同矫顽力的磁钢对相反电动势的影响,兼顾转矩输出能力和电机调速范围后,选择了拥有合理矫顽力的永久磁钢。同时,搭建了基于Simplorer-Maxwell软件的场路联合仿真平台,比较、分析了基于正弦波磁场定向控制策略和基于方波控制策略的电机驱动特性。虽然两种方法都能实现转矩控制,但磁场定向控制策略的转矩波动更小。     

轮毂式三相永磁电机的驱动方式的改进

本文在分析了轮毂式三相永磁电机驱动控制上产生转矩脉动原因的基础上,提出了改进永磁轮毂电机驱动方式的方案,并对此方案进行了详细介绍。该方案通过了整体系统的运行实验验证,达到了改进的目的。     

磁极径向组合轴向磁场永磁电机转矩品质分析与优化设计

为了实现轴向磁场永磁(axial field permanent magnet,AFPM)电机大转矩惯量比、低转矩脉动等高品质转矩输出,提出磁极径向组合式的AFPM电机,采用传统表贴永磁与Halbach永磁阵列沿径向排列的转子结构。分析电机运行原理,推导电机功率尺寸方程;通过有限元方法对比分析该结构与传统表贴式结构的磁场分布、转矩、转矩脉动、反电动势及电感等电磁特性。在此基础上,基于响应面分析,构建多目标遗传优化设计方法,对电机转矩、齿槽转矩、反电动势和转矩脉动进行优化设计。最后,基于优选参数加工制造样机,并进行实验研究,验证了该电机结构的有效性和分析的正确性。     

永磁轮毂电机技术发展综述

电传动技术是车辆实现全电化的重要基础,电驱动系统是电动车辆的动力核心,而轮毂电驱系统是电驱动系统的终极驱动形式,轮毂电机的性能在轮毂电驱系统中具有决定性作用。首先,该文介绍了轮毂电驱系统的结构形式,对不同磁场类型的轮毂电机的优缺点进行了分析;其次,调研了目前市场主流轮毂电机产品的性能参数,为轮毂电机的研发提供参考目标;然后,针对轮毂电机高功率/转矩密度、宽转速运行范围、高运行效率和高可靠性等需求,分别调研了径向磁场、轴向磁场和横向磁场等不同类型的永磁轮毂电机的研究现状;最后,展望了不同磁场类型的永磁轮毂电机的发展方向。     

电动车用轮毂电机研究现状与发展趋势

介绍了轮毂电机相对于燃油汽车和单电机集中驱动系统的优势,比较了各种电动汽车用电机的基本性能。阐述了轮毂电机的不同驱动方式及其国内外研究与应用现状。无位置传感器控制技术、转矩脉动的抑制、弱磁扩速、电机本体的设计及永磁材料等将是今后轮毂电机的研究热点。     

一种削弱内置式永磁电动机齿槽转矩的新方法

内置式永磁电机相比表面式永磁电机具有功率密度高、恒功率运行范围广等优点,但其永磁体置于转子内部,齿槽转矩比表面式永磁电机大。在分析齿槽转矩产生机理的基础上,提出转子齿开辅助槽来减小内置式永磁电机齿槽转矩的新方法。以12槽8极内置式永磁电机为研究对象,利用有限元软件ANSOFT分析开槽位置和开槽尺寸对齿槽转矩的影响。研究表明,槽口弧宽为5°、槽深为1.5 mm时,所研究的内置式永磁电机的齿槽转矩最小。