稀土和铁氧体混用永磁辅助同步磁阻电机（英文）

永磁辅助同步磁阻电机在宽转速范围内的高效率优点,使其成为高性能调速驱动应用的重要方案。虽然永磁体仅用于辅助目的,但其特性仍然对电机产生重要影响。例如,稀土永磁体辅助的同步磁阻电机面临着成本高、供应链波动大的问题,而铁氧体辅助的同步磁阻电机面临永磁体磁性能较差、易退磁等问题。本文在综合考虑稀土和铁氧体特性差异的基础上,提出了一种新型混合永磁辅助同步磁阻电机。通过在靠近转子外围的磁障中放置少量稀土永磁体,可显著提高电机的抗退磁能力。分析结果表明,稀土与铁氧体的体积比例在略高于5%时,即可在抗退磁能力、单位转矩的成本等因素之间取得很好的平衡。本文设计了一台稀土体积占比为5.5%的混用永磁辅助同步磁阻电机样机,并与两台已有的常规电机（分别是铁氧体辅助和稀土辅助）进行了对比研究。有限元分析和实验结果表明：在三台电机电磁性能基本相同的前提下,混用永磁辅助电机的抗退磁能力显著高于铁氧体辅助电机,而成本明显低于稀土辅助电机。     

混合动力汽车ISG用混合永磁同步电机转子研究

设计了一款混合动力汽车集成式起动发电机(ISG),用钕铁硼和铁氧体混合永磁的永磁同步电机(PMSM)。分析了两种永磁体的结构参数对电机磁路的影响规律,推导了钕铁硼和铁氧体并联磁路的约束条件;以铁氧体的不可逆退磁量和电机的基本性能为优化目标,通过场-路结合的方法,确定了钕铁硼和铁氧体的结构参数;并与传统的钕铁硼PMSM在电机性能和永磁体成本等方面进行了比较分析。研究结果表明,所提出的ISG混合永磁电机能有效地减少永磁体材料成本和铁氧体退磁风险,电机性能达到了设计要求。     

转子结构对异步起动铁氧体电机退磁影响研究

异步起动铁氧体永磁辅助磁阻同步电动机在起动过程中定子电流大,铁氧体面临较大的退磁风险,严重影响了电机的正常运行。采用有限元瞬态场的分析方法分析了电枢磁场对永磁体退磁的影响,研究了不同导条及磁钢布置对电机不可逆退磁的作用规律。仿真结果显示,采用交轴转子导条及直轴永磁体的转子结构可大幅降低永磁体不可逆退磁风险;异步起动铁氧体电机和异步起动钕铁硼电机的对比分析表明,该电机结构具有较好的工程价值和应用前景。     

永磁体分层对内置铁氧体永磁同步电机机电性能影响

为了增大内置式永磁同步电机(IPMSM)磁阻转矩以提升电机的转矩密度,研究了内置铁氧体永磁同步电机转子中不同永磁体分层对电机电磁性能和机械性能的影响。采取相同定子结构以及同等用量铁氧体分别设计和优化3个不同永磁体层数的V型槽内置铁氧体永磁电机。在相同的工作电流下通过单位电流最大转矩的控制方式比较不同永磁体层数下电机的转矩脉动、平均输出转矩及其永磁转矩和磁阻转矩比例。研究分析了铁氧体分层对于电机退磁情况和应力分布的影响。结果表明对于内置铁氧体永磁电机进行永磁体分层可以有效增加磁阻转矩并提升总输出转矩。     

新型两极异步起动混合永磁同步电动机研究

与异步起动钕铁硼同步电机相比,异步起动混合永磁同步电机在保证起动性能和稳态性能的情况下,具有制造成本更低的优势。然而异步起动混合永磁同步电机在起动过程中,铁氧体存在较大的不可逆退磁风险,这是该类电机在设计上需要特别注意的地方。本文以一台3kW两极异步起动混合永磁同步电动机为例,采用瞬态有限元仿真的方法分析导条均匀分布的常规转子结构和导条非均匀分布的新型转子结构下电机的起动和同步运行性能,并重点研究电机在起动过程中的退磁情况。最后将新型转子结构下的异步起动混合永磁同步电动机与异步起动钕铁硼同步电动机以及工业异步电动机进行综合比较。结果表明,新型转子结构下铁氧体的抗退磁能力较强,且该结构下的异步起动混合永磁同步电动机具有较优的性价比。     

钕铁硼永磁磁阻同步电机及其仿真分析

与钕铁硼永磁同步电机相比,钕铁硼永磁磁阻同步电机磁钢用量明显减少,性价比上升;与铁氧体永磁辅助磁阻同步电机相比,钕铁硼永磁磁阻同步电机转子铁心制造成本有所下降,电机可靠性提高。重点分析了钕铁硼永磁磁阻同步电机的2种典型转子结构,讨论转子结构参数对电机性能和转矩能力的影响,并与钕铁硼永磁同步电机进行了比较分析。仿真数据表明,钕铁硼永磁磁阻同步电机的磁阻转矩利用用率增加,磁钢用量减少,电机性价比提高。仿真数据表明,钕铁硼永磁磁阻同步电机磁阻转矩利用率增加,磁钢用量减少,电机性价比提高。     

铁氧体辅助同步磁阻电机转子优化设计

与同步磁阻电机相比,铁氧体辅助同步磁阻电机的转子中由于含有铁氧体,其磁路及饱和程度均发生了变化,因此不能简单的认为铁氧体辅助同步磁阻电机只是在同步磁阻电机基础上插入铁氧体,而需要结合铁氧体辅助同步磁阻电机的特点进行优化设计。本文基于有限元方法,针对铁氧体辅助同步磁阻电机转子结构进行了优化设计,以提高最大转矩电流比及削弱转矩波动。考虑到铁氧体的低温退磁特性,对铁氧体辅助同步磁阻电机的最大去磁电流进行了校核,并且针对铁氧体退磁问题进行了深入地研究。最后,基于上述研究提出了铁氧体辅助同步磁阻电机的相关设计准则,并且制作样机以验证电机设计的有效性。     

铁氧体永磁辅助同步磁阻电机抗退磁设计优化

简要介绍了铁氧体永磁体退磁原理特性,通过有限元仿真分析了一台36槽6极铁氧体永磁辅助同步磁阻电机永磁体退磁分布特性,根据其退磁特性,提出了不等厚永磁体、永磁体内移、永磁体槽切边等改进结构,并仿真验证其退磁改善效果,对比了各改进结构对永磁体用量、电机效率、退磁率的影响,确定最终方案.仿真结果表明,通过转子结构的优化,可以...     

永磁辅助同步磁阻电机退磁仿真分析

永磁体的不可逆退磁问题严重影响永磁辅助同步磁阻电机运行的稳定性,在电机设计阶段通过准确的仿真手段评估永磁体的不可逆退磁是很有必要的.介绍了基于参数修正的退磁仿真方法和基于瞬态场的退磁仿真方法的计算原理,并进行了永磁体不可逆退磁情况的仿真.两种退磁仿真方法的计算结果表明,基于参数修正的退磁仿真方法更能反映永磁体的整体退磁...     

复合结构混合永磁电机抗退磁性能分析及优化

针对传统稀土永磁电机的稀土永磁材料用量高的问题,本文提出一种由钕铁硼和铁氧体混合永磁的交替极加局部Halbach结构的少稀土永磁同步电机,分析了该复合结构混合永磁电机的结构特点。比较分析了该电机与传统一字型钕铁硼稀土永磁电机的电磁性能,并依据退磁特性建立了该电机的局部退磁有限元模型,通过磁路耦合联合仿真对电机多运行工况进行了仿真,针对高速弱磁和变载运行工况下电机局部退磁的性能损耗,以提高永磁体工作点和降低退磁率为优化目标,给出了该电机的抗退磁优化设计方案。仿真结果验证了所提电机结构的合理性,电机抗退磁性能较优化前提升了10.3%。     

内置式永磁同步电机电磁退磁性能研究

本文针对内置式永磁同步电机中永磁体在高温环境下工作易发生不可逆退磁的问题,以一台峰值功率70kW内置式永磁同步电机为例,首先从永磁体退磁机理入手,分析永磁体发生不可逆退磁的电磁机理,继而建立电机的2D有限元仿真模型,计算并分析了不同d、q轴退磁电流、工作温度对永磁体退磁性能的影响,进而提出提高内置式永磁同步电机抗退磁能力的方法。最后,试制样机,进行退磁实验,对比实验前后反电势波形,验证了电机的抗退磁能力及有限元仿真的可行性。     

铁氧体单相永磁辅助磁阻同步电动机研究

研究一种新型铁氧体单相永磁辅助式磁阻同步电动机。这种电机与钕铁硼永磁单相同步电动机效率接近,但制造成本低,具有较高的性价比。文章首先对同一规格的单相异步电动机、钕铁硼永磁单相同步电动机和铁氧体单相永磁辅助式磁阻同步电动机三种单相电机进行了建模及仿真比较,然后分析了铁氧体单相永磁辅助式磁阻同步电动机的稳态性能,最后给出了22 W铁氧体单相永磁辅助式磁阻同步电动机样机的部分实验结果及其分析。     

绕组形式对永磁辅助同步磁阻电机影响研究

本文首先对比了永磁辅助同步磁阻电机采用集中绕组和分布绕组时电机电感、反电势等参数的差异,然后分析了两种电机在抗退磁能力上的差别和原因,最后对两种电机的损耗和效率进行了对比。集中绕组永磁辅助同步磁阻电机和分布绕组永磁辅助同步磁阻电机在效率上基本相当,但在抗退磁方面有较大的差异。     

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。     

异步起动永磁辅助式磁阻同步电动机研究

异步起动稀土永磁同步电动机面临制造成本的挑战。如何在保证电机性能的前提下,用低成本的铁氧体替代钕铁硼永磁材料,是异步起动永磁同步电动机研究中的一个重要课题。本文研究异步起动铁氧体永磁辅助式磁阻同步电动机,首先介绍永磁辅助式磁阻同步电动机的最大磁阻转矩原理,接着分析其起动特点,最后构建30 kW永磁辅助式磁阻同步电动机模型并进行仿真分析。     

宽高效率区混合永磁同步磁阻记忆电机设计

铁氧体、钕铁硼混合永磁同步磁阻电机相对铁氧体永磁同步磁阻电机，具有较高的永磁磁链，提高了功率密度尤其是弱磁运行时的功率密度，但一定程度上降低了高速、低转矩区的效率。为此，在铁氧体、钕铁硼混合永磁同步磁阻电机的基础上采用一定量的铝镍钴替代钕铁硼，设计成混合永磁同步磁阻记忆电机，在不降低电机弱磁运行功率的情况下，对不同工况下的永磁磁链进行调节，采用铁氧体、钕铁硼和铝镍钴三种永磁材料混合，可有效提高混合永磁同步磁阻电机高速、低转矩区效率。从维持弱磁运行功率和永磁磁链调节两方面对铝镍钴和钕铁硼的相对用量进行设计，对永磁磁链的调节过程和效率分布进行分析，证明了所设计的电机拓宽了高效率区范围，并分析了相关电磁特性。     

低转矩脉动铁氧体永磁同步磁阻电机设计与分析

铁氧体永磁同步磁阻电机的转矩成分主要为磁阻转矩,其设计特点与钕铁硼永磁同步电机有较大差别。分析了永磁同步磁阻电机的数学模型和转矩脉动来源,并以此为理论依据,对极槽配合、转子磁障结构和等量铁氧体放置方案进行了选择和设计。对得到的转矩脉动较低的两个铁氧体放置方案,对比分析了其相关电磁性能,最终得到的转子结构可兼顾转矩脉动低、功率密度高等优点。     

车用内置式永磁同步电机局部退磁分析

抗退磁能力是评价永磁电机性能优劣的重要因素之一,车用永磁同步电机受工作环境、功率密度等影响,永磁体易产生局部退磁。本文概述了永磁体的退磁机理,以一台存在局部退磁风险的8极48槽内置式永磁同步电机为例,分析了电机产生局部退磁时的转子磁场分布,提出在局部退磁区域增加辅助槽以增大该区域等效气隙来消除永磁体局部退磁风险的方法,分析了辅助槽尺寸对永磁体退磁情况及电机输出转矩的影响,通过选择合适的辅助槽尺寸消除了电机永磁体局部退磁的风险。     

混合式永磁同步电机转子磁路结构研究

针对电动汽车用驱动电机高成本、高温工况条件性能下降及永磁体退磁等问题,开展了双层"C"+"V"形磁障结构、采用钕铁硼永磁体与铁氧体永磁体的混合式永磁同步电机的相关研究。利用有限元方法,重点研究了包括形状、深度、宽度与磁障间隔比例等转子磁路结构关键参数,对电机最大输出转矩能力的影响。研究结果表明,混合式永磁同步电机可以在明显降低成本的前提下,满足当前电动汽车驱动电机的使用要求。     

辅助槽对磁阻辅助异步起动永磁同步电机永磁体的影响

为节约异步起动永磁同步电机的永磁体用量,改善电机的起动性能,研究了关于磁阻辅助和转子开辅助槽的方法。首先从理论上分析了磁阻辅助增大起动转矩和转子开辅助槽增大反电动势的机理。然后运用有限元仿真软件建立了4极24槽磁阻辅助异步起动永磁同步电机的仿真模型,并进行磁路设计和通过改善漏磁确定了开辅助槽的位置。最后分析了磁阻辅助和开辅助槽前后对电机瞬/稳态性能的影响,结果表明与异步起动永磁同步电机相比,虽略低于效率,但节约了永磁体用量,提高了起动性能。