带式输送机直驱系统永磁电机优化设计研究

变频+永磁电机的带式输送机永磁直驱系统具有效率高、可靠性高、维护工作量少、噪音低、驱动结构简单和起动性能好等优点,符合国家高效节能的低碳发展战略,是未来带式输送机驱动系统方向。然而永磁直驱电机由于自身具有低速大扭矩特点,带来电机体型偏大,给运输和安装带来不便,且永磁材料成本较高。针对永磁直驱电机体型较大问题,提出一种采用电机机壳水冷加电机定子线圈集中绕组的设计方案,同时对转子磁极结构进行优化,使得电机效率得以提高、体积得以减小,节约制造成本,方便电机运输与安装,提高永磁直驱方案市场竞争力。     

低速大转矩永磁电机的转子散热问题

对一台低速大转矩永磁电机进行有限元温升计算,并在保证电机性能参数基本不变的情况下对电机进行改进设计,缩短了铁心长度,提高了转矩密度,节省了材料。但改进后电机的转子和永磁体温度过高,易使永磁体退磁。结合fluent流固耦合计算方法,首先理论分析影响对流换热强弱的因素,然后研究加装散热风刺的不同尺寸对永磁体散热效果的影响规律,以及开设转子轴向、径向通风道对永磁体散热效果和温升分布的影响。最后进行样机试验,与理论分析结果进行对比,验证了所提转子散热方法的有效性及计算的准确性。该方法对低速大扭矩永磁电机的设计有借鉴意义。     

低速大扭矩永磁直驱系统在火电厂钢球磨煤机的应用

分析火电厂双进双出低速钢球磨煤机驱动方式,研究不同驱动形式的特点及节能情况。首先对异步电动机、高速永磁同步电机及低速大扭矩永磁电机驱动方式进行对比分析,得出采用低速大扭矩永磁直驱系统在系统工效性、节能性及维护性方面具有明显优势。其次对电机设计、变频方案设计及磨煤机系统总成等方面进行介绍,说明了该新型低速大扭矩永磁直驱系统满足火电厂钢球磨煤机应用要求,且具有良好的可靠性、维护性及经济性。     

电动汽车驱动用永磁同步电机结构分析

针对一款100k W新能源汽车驱动用永磁同步电机低速大扭矩和高速恒功率区弱磁调速范围宽的要求,采用"V"型转子磁路结构。考虑电机实际控制策略在转折转速以内为最大转矩电流比(MTPA)控制,转折转速以上为弱磁控制,结合ANSYS Maxwell对电机主要性能进行了电磁场仿真分析,确定永磁同步电机各主要参数。并对样机进行了空载试验、负载试验。将样机试验测试结果与电磁场仿真计算结果进行对比分析。     

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。     

新型永磁游标电机的设计与研究

针对传统直驱式电机,在低速大转矩输出时成本高且运行风险大的问题,提出一种直驱式低速大转矩永磁游标电机,与传统游标电机相比,结构上采用双定子中间转子形式。内外定子齿均具有磁通调制作用,转子磁极直接面向两侧气隙,磁钢得到了充分利用。文中介绍了该电机工作原理、设计方法,给出了详细的设计参数及结构、装配示意图。对影响电机性能较大的如内外定子齿周向宽度、径向高度及其配比等结构参数进行了优化设计。建立了电机二维模型,通过有限元法对其齿槽转矩、输出转矩、空载反电势、气隙磁密等性能进行了分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

低速大转矩永磁直驱电机研究综述与展望

低速大转矩永磁直驱电机替代传统的感应电机加机械减速机构的传动模式具有明显的优势,受到越来越广泛的关注。转矩密度是衡量低速大转矩直驱电机的关键指标之一,本文主要从结构特点、应用现状和科研进展等方面,介绍了真分数槽集中绕组永磁电机、永磁游标电机、永磁盘式电机、横向磁通电机和双定子/双转子电机等几类高转矩密度低速大转矩永磁直驱电机。概述了转矩脉动、气隙偏心故障、机械强度和温度场研究等的必要性和方法。基于研究现状展望未来发展方向,为实现高性能低速大转矩永磁直驱电机提供参考。     

整体转子结构永磁屏蔽电机的设计与优化

通过对双凸极永磁电机的分析,设计了一款用于管道屏蔽电泵的小功率整体转子结构永磁屏蔽电机。在此基础上,为了提高永磁屏蔽电机的效率,对该电机进行了优化设计。设计的电机为整体永磁转子,极弧系数为1,无转子铁心,且对定子结构进行了漏磁分析与设计。由于经验公式法无法精确计算涡流损耗,为此采用三维瞬态有限元方法分析计算了定转子屏蔽套的涡流损耗,并对该永磁屏蔽电机的性能进行了分析。然后采用拟牛顿法对该永磁屏蔽电机进行优化分析,使得在满足一定的约束条件下,效率达到最大值。最后制作了样机,样机实测结果验证了计算结果的正确性。     

转子导体内置式永磁同步电机的设计与性能研究

针对面贴式永磁同步电机结构和性能进行研究,目前面贴式永磁同步电机的转子结构上没有起动绕组,永磁电机的运行严重依赖于变频器,改进电机的转子设计可以使得永磁同步电机具有自起动能力.对电机转子永磁体分布结构进行改进将提高电机的稳态性能,提高永磁电机的过载能力.提出了一种每极永磁体集中分布,具有异步自起动能力的新型永磁电机转子结构.设计了一台中等功率的永磁同步电机,利用有限元仿真软件ANSYS对不同转子结构的永磁同步电机的稳态性能进行了计算与分析,证明了优化后的转子结构具有良好的稳态功角特性,电机具备了一定的异步自起动能力.     

变频螺杆压缩机用永磁电机转子结构研究

永磁变频螺杆压缩机是未来螺杆压缩机的发展趋势。本文针对所设计的额定功率45k W、额定转速4000r/min压缩机用永磁电机转子结构进行了研究。研究内容包括:1用有限元法分析了不同隔磁磁桥宽度对电机性能的影响;2利用非均匀气隙方法对电机的转子结构进行了优化并分析了非均匀气隙对电机性能的影响;3利用ANSYS有限元软件,对优化前、后转子结构进行机械强度有限元计算,验证了设计电机的安全性。     

电动汽车牵引永磁电机关键性能的有限元仿真分析

通过有限元仿真软件对电动汽车牵引用永磁电机的两个关键性能-牵引特性和振动噪声特性进行仿真分析,缩短电机的研发周期,解决车用永磁电机设计过程中样机反复试制费用大、周期长的缺点。建立永磁电机的电磁场2D有限元仿真模型,验证永磁电机的低速最大转矩输出能力和高速弱磁扩速能力,依据电磁场分析结果,在不影响电机牵引性能的前提下转子铁心开工艺槽,减小电机质量,改善转子通风条件。对车用永磁电机进行电磁力波分析,建立电机定子铁心的3D模态有限元仿真模型,分析得出电机结构的模态频率,从电机的电磁设计和结构设计上避免产生较大电磁振动和电磁噪声的可能性。     

永磁轮毂电机内嵌V型磁路结构分析

针对电动汽车轮边驱动系统对轮毂电机输出扭矩和动力平顺性的较高要求,提出一种内嵌V型磁路结构的永磁轮毂电机,该结构充分利用了转子铁心内部空间,提高了电机气隙磁通密度和抗过载能力。采用等效磁路法对电机磁路进行分析,计算出有效磁通和漏磁通,验证了磁路结构的可行性。利用有限元仿真的方法分别探究了同极永磁钢夹角、永磁钢充磁方向厚度与气隙磁密和齿槽转矩之间的关系,并得到了最优组合方案。对样机模型进一步仿真,结果证明内嵌V型结构适合应用于轮毂电机的永磁转子,验证了电磁理论分析结果的正确性。     

一种低压低速多支路永磁同步电动机设计

提出了一种低压低速多支路永磁同步电动机的设计方案.给出了确定电机定、转子尺寸、绕组安排和转子磁路结构的方法.通过计算机辅助设计,得出电机的设计方案,应用Ansoft软件对电机进行二维建模仿真分析,结果表明了其结构设计的合理性.     

地铁车辆用160 kW永磁直驱同步牵引电机转子结构优化设计

基于地铁车辆用160 kW永磁直驱同步牵引电机的技术要求,分析了160 kW直驱电机的设计难点。针对永磁直驱电机的设计难点,以电机的V型永磁体转子拓扑结构为研究对象,基于电磁计算软件Maxwell,优化转子拓扑结构。通过对不同永磁体V型转子拓扑结构的空载磁场和负载磁场进行计算与分析,得到电机空载和负载性能更好的V型转子拓扑结构。基于此结构研制了1台永磁同步直驱牵引电机,并进行了试验,样机试验结果验证了设计的可行性。     

基于ANSYS的低速永磁电机转子结构减重研究

针对低速永磁同步电机转子质量重的问题,应用ANSYS有限元分析软件对转子支架结构进行优化分析,去除结构上的多余材料,在保证结构刚、强度的基础上,实现了转子结构减重的目标。     

磁钢充磁方式对永磁电机转子涡流损耗研究

为研究不同的充磁方式对永磁电机转子涡流损耗的影响,以一台6极18槽高速永磁无刷直流电动机为例,分析了径向充磁和平行充磁两种永磁体结构,建立了高速永磁电机的有限元分析模型和转子涡流损耗计算模型,采用时步有限元法分析电机在不同充磁方式下的电磁场特征,进而对两种结构电机在三种不同工作条件下的转子涡流损耗进行对比分析,最后进一步对不同极槽配合下转子涡流损耗进行分析。结果表明:空载条件下,采用径向充磁方式,高速电机转子涡流损耗较小;随着负载增加,采用平行充磁的方式,电机的转子涡流损耗更小。该研究对降低永磁电机的转子涡流损耗及性能优化具有一定的参考价值。     

一种新型混合转子双定子同步电机的转矩解耦矢量控制

为了提高低速直驱永磁同步电机的转矩密度,充分利用其内腔空间,本文针对一种新型混合转子双定子同步电机,提出一种适用的矢量控制策略。该种电机的转子一侧采用表贴式永磁转子结构,另一侧采用磁阻转子结构,该种新型混合转子结构同时还解决了传统双定子永磁同步电机成本高的问题。针对该种特殊结构新型电机,本文提出一种转矩解耦矢量控制方法,利用转矩解耦系数实现了内外电机的转矩解耦控制。在Matlab/Simulink仿真环境下,对新型混合转子双定子同步电机及其矢量控制系统进行模型建立和仿真分析。仿真结果验证了所提出电机模型及其控制系统的可行性和正确性,且控制效果理想。     

氢燃料电池空压机用超高速永磁电机设计

氢燃料电池无油离心空压机通常采用超高速永磁电机作为动力驱动,与同功率低速电机相比,超高速永磁电机主要面临转子强度、临界转速、损耗温升、热管理等系列问题,为此采用多物理场分析方法对一台22 kW/95 000 r·min^-1空气动压箔片轴承超高速永磁电机进行了分析计算。首先,根据转子强度及转子动力学要求初步确定了电机转子尺寸,应用磁路法完成了电磁设计;其次,根据燃料电池空压机的整体要求建立了超高速永磁电机结构,完成了转子强度、转子临界转速及超高速永磁电机热特性分析;最后,试制样机实现了22 kW/95 000 r·min^-1稳定运行。仿真分析和试验数据表明：所设计的超高速永磁电机能够满足氢燃料电池空压机的整机要求,为后续系列化电机开发与优化设计提供了参考。     

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。     

一种新型永磁电机转子结构的对比分析

随着永磁电机的大量投产,逐渐暴露了永磁电机最大最致命缺点—成本过高,这个缺点限制着永磁电机的未来。现在有一种新型永磁电机转子结构可以降低成本,解决掉永磁电机出现的缺点。现以710kW-6极10kV永磁电机为例,利用Ansot软件,同时对永磁电机的传统转子结构和新型转子结构进行仿真分析,充分了解磁路结构的差异性,证明这种新型永磁电机转子结构能够节省成本。