集成式“V”形永磁体磁通切换电机性能分析

为提高永磁磁通切换电机中永磁体利用率,介绍了一种集成式"V"形永磁体磁通切换电机,分析了其结构特点,对电机绕组空载反电势、转矩特性、损耗以及效率等电磁性能进行了有限元分析并与常规12/10极磁通切换电机进行了比较。研究表明,相对于常规永磁磁通切换电机,该电机结构能有效提高永磁材料的利用率及功率密度。在相同线负荷下,该电机平均输出转矩提高了22.8%,转矩/永磁材料体积比值提高了26.3%,额定负载时输出功率能增加近24%,效率则下降2.1%。总体说来,该电机继承了永磁无刷类电机高效率、高转矩密度、高功率密度的特点,在电动汽车等新能源汽车领域具有应用前景。     

定子无磁轭模块化轴向磁通永磁电机研究进展综述

定子无磁轭模块化(yokeless and segmented armature,YASA)轴向磁通永磁电机具有功率密度和转矩密度高、效率高、轴向结构紧凑、易于维修的优点,在电动汽车、风力发电等领域有广阔的应用前景,已有大量文献对YASA电机进行分析研究。该文基于国内外对YASA电机已开展的研究工作,介绍该类电机的典型拓扑结构,并从电机电磁特性计算方法与性能优化、损耗分析与抑制技术、温升与散热研究、齿槽转矩削弱技术、结构强度校核与制造偏差分析,以及定子铁心材料选取等方面进行综述,并对该类电机当前的应用情况进行整理。最后,基于YASA电机的研究现状,对未来研究的发展趋势进行展望。     

应用新型Halbach阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机性能分析

本文针对定子为印刷线路板（printed circuit board,PCB）结构的轴向磁通永磁电机的特点,将一种新型的Halbach永磁体阵列应用于该永磁电机中,并对其性能参数进行分析。通过与传统Halbach永磁体阵列的无铁心轴向磁通永磁电机相比可知:应用新型Halbach永磁体阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机在相同尺寸及同等永磁体用量条件下,具有更高的气隙磁密及每极磁通,可获得更高的空载反电势,同时有效地降低了漏磁,使得气隙磁密更接近正弦波,电机的整体性能得到了提升。有限元分析结果和样机的对比试验证明了应用新型Halbach永磁体阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机的合理性和有效性。为PCB定子轴向磁通永磁电机的设计提供一定的参考。     

一种波浪发电装置用低速双动子永磁直线电机运行机理研究

提出了一种用于直驱式波浪发电装置的短行程、低速、双动子双侧Halbach永磁阵列直线电机。研究该电机的运行机理及电磁特性,通过优化电机永磁体结构提高电机磁能密度及发电效率,降低电机磁阻力。首先,根据电机的电磁负荷、运动行程和平均速度,给出电机模型的初始设计结构和参数,采用磁场分析法辅助有限元法分析电机电磁特性,验证电机模型的正确性。其次,对Halbach永磁阵列拓扑结构及其磁场分布进行计算与分析,研究电机径向磁通密度增强原理与电机轴向磁通密度抵消原理,对电机双侧Halbach永磁结构进行优化,提高电机磁能密度及输出电压幅值,降低电机轴向磁阻力,减少电机低速运行过程中的振动;研究电机在恒速及正弦速度下的电动势曲线,并计算电机的输出效率。最后,采用一台圆筒形永磁直线电机验证在不同波浪参数下的输出电压曲线。分析与计算结果表明双动子双侧Halbach永磁阵列直线电机较其他类型电机具有磁能密度高、磁阻力波动小及输出效率高的优势。     

轴向永磁电机热设计及其研究发展综述

轴向永磁电机由于其轴向尺寸短、功率密度和效率高等优点,在许多领域应用前景广阔。轴向电机特殊的磁路结构使其散热结构和方式有别于传统径向电机,近年来已有大量文献针对该类电机的热设计和优化进行深入的研究。该文介绍了轴向电机各种损耗及其计算方法的研究现状,对轴向电机热分析方法的特点进行总结归纳,分析不同热管理技术的共性规律,阐释它们各自的优缺点。最后,给出轴向电机热设计方法未来的发展方向,展望轴向电机的应用前景。该文研究工作对轴向永磁电机的理论研究和工程应用都具有一定的参考价值。     

双转子混合励磁轴向磁通切换永磁电机设计与分析

基于轴向磁通切换规律和混合励磁技术,提出一种双转子混合励磁轴向磁通切换永磁(double-rotor hybrid excited axial switched-flux permanent magnet,DRHE-ASFPM)电机,由1个定子与2个转子构成,定/转子均采用凸极结构。定子由双"H"铁心与永磁体组成,电枢绕组和励磁绕组均绕于定子,转子无绕组和永磁体,结构简单,轴向长度短。该电机在继承轴向磁通切换永磁电机高功率/转矩密度的同时,能够实现磁场的灵活调节,且容错性能强。首先,分析DRHE-ASFPM电机最佳拓扑结构与混合励磁规律,探究电机的电磁设计原则和一般通用设计方法。其次,根据电机磁场的3D分布特征,构建3D有限元模型,分析电机的电磁性能,包括气隙磁密、磁链、反电势、转矩性能和调磁特性等,并计算电机的电磁参数。最后,基于分析设计结果,研制一台功率600W的试验样机,并进行实验测试与分析,验证DRHE-ASFPM电机设计理论与有限元分析计算的正确性和有效性。     

各向异性横向磁通永磁直线电机穿片漏磁分析

由于磁通三维分布结构特点,横向磁通永磁直线电机(Transverse Flux Permanent Magnet Linear Machine,TFPMLM)存在特殊的穿片漏磁。为提高等效磁路法计算精度,TFPMLM轴向漏磁的准确计算十分必要。本文结合TFPMLM磁通路径特点对穿片漏磁形成机理进行分析,推导轴向叠片各向异性穿片漏磁通解析表达式,并研究穿片漏磁与叠压系数、极弧长等电机参数之间的关系。采用有限元分析和实验验证TFPMLM轴向穿片漏磁计算方法的正确性和准确性。研究结果为横向磁通永磁直线振荡发电机设计提供了理论依据。     

轴向磁通开关磁阻电机的起动发电研究现状

介绍了轴向磁通开关磁阻电机的起动发电控制技术,其中包括轴向磁通开关磁阻电机调速系统的组成和轴向磁通开关磁阻电机的三种基本控制方法,即电压斩波控制、电流斩波控制和角度位置控制,指出轴向磁通开关磁阻电机在电动车辆、纺织工业、家电应用等领域良好前景。     

轴向磁通永磁同步电机快速等效磁路分析

轴向磁通永磁同步电机具有轴向长度短、结构紧凑、体积小、转矩密度高等特点。然而其磁场为三维磁场,模型过于复杂,难以直接运用经典解析法进行快速求解与计算。为快速完成轴向磁通永磁同步电机的前期估算,文中提出一种简化等效磁路模型来快速计算轴向磁通永磁同步电机的基本性能。该磁路模型通过合理的等效,将三维轴向磁通永磁同步电机模型转化为多层二维等效模型,进而运用等效磁路法和叠加法实现电机性能的计算。最后,以10极12槽双定子单转子轴向磁通永磁同步电机为例,运用文中所述模型计算其气隙磁密,永磁磁链和空载反电动势并对不同分层数的电机模型进行了有限元的仿真。结果表明,本文等效磁路模型的计算精度与三维有限元法相近,且耗时极短,更有利于该类电机的工程初算。     

磁极分段式高速轴向磁通永磁电机转子强度研究

为了满足机械强度要求,高速永磁电机通常采用径向磁通结构。随着非晶合金等新型超薄软磁材料的发展,高速高频轴向磁通永磁电机逐步引起关注。为此,针对一种适合于高速运行的磁极分段式轴向磁通永磁电机转子结构进行研究。建立了该转子结构强度解析计算模型,分别利用解析法和有限元法计算了不同极弧因数、转子轮缘宽度以及转子磁极分段数对转子机械强度的影响规律。同时研究了磁极分段式结构对轴向磁通永磁电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和转矩密度等电磁性能的影响。结果证明采用磁极分段式结构能有效提高转子强度,相关研究工作为高速轴向磁通永磁电机的设计提供参考。     

直线旋转永磁电机及其控制技术综述与新发展

直线旋转永磁(linear and rotary permanent magnet,LRPM)电机是一种具有直线、旋转和螺旋驱动的两自由度电机,在智能制造装备、交通运输装备、新能源发电、国防装备等领域具有广阔的应用前景。主要论述直线旋转永磁电机的基本特点,分析几种典型的直线旋转电机的结构及工作原理,提出一种新的直线旋转永磁电机拓扑结构。在此基础上,分析直线旋转永磁电机的设计与优化方法,推导磁路独立的直线旋转永磁电机数学模型。在直线、旋转和螺旋驱动需求下,分别研究几种典型直线旋转永磁电机的控制技术。针对目前直线旋转永磁电机控制技术的需求,提出一种多运行模式协调控制策略。最后,给出了直线旋转电机及控制技术的发展趋势,展望其的应用前景。     

新型轴向磁通调制式复合电机的设计与分析

提出了一种新型的低速轴向磁通调制式复合电机,该电机主要应用于电动汽车上。与传统的轴向磁通调制式复合电机相比,具有转矩密度大、结构简单等优点。介绍了该电机的工作原理,并通过有限元分析的方法对此电机与传统的轴向磁通调制式复合电机以及径向式磁通调制式复合电机的稳态运行特性进行了分析与比较。计算结果证明了新型轴向磁通调制式复合电设计合理,具有低速大转矩的性能,在电动汽车驱动领域具有一定的研究意义和应用价值。     

定子无铁心轴向磁通永磁同步电机研究进展综述

定子无铁心轴向磁通永磁同步电机(axialflux permanent magnet synchronous motor,AFPMSM)因其结构紧凑、功率密度和转矩密度大、无铁心损耗、效率高等特点受到越来越广泛的关注,在要求空间紧凑和高转矩密度的场合具有广阔的应用前景。介绍定子无铁心AFPMSM的典型拓扑结构,分析此类电机电磁性能的设计分析方法及一系列优化方法,讨论此类电机热学性能分析优化以及力学性能分析方面的研究,总结针对此类电机绕组电感很小的特性提出的控制策略以及弱磁扩速方面的研究,最后整理了此类电机目前的应用情况,并展望了定子无铁心AFPMSM研究领域今后的发展方向。     

混合永磁记忆电机系统及其关键技术综述

混合永磁记忆电机(hybrid permanent magnet memory machine,HPM-MM)采用高矫顽力和低矫顽力永磁混合励磁,既具有传统永磁同步电机转矩密度和功率密度高的优点,又具有记忆电机气隙磁通在线可调的特点。因此,它在要求宽速运行的新能源发电、电动汽车等领域具有广阔的应用前景。在研究HPM-MM并联和串联永磁磁路调磁机理的基础上,按混合永磁在电机内部的位置将HPM-MM分为转子永磁型和定子永磁型两类。介绍了HPM-MM的拓扑结构、运行原理、数学模型及控制策略,总结了它们的共性规律和个性特点。研究了HPM-MM分析方法、永磁磁链观测及转矩脉动抑制等关键技术,分析了几种具有特殊功能的HPM-MM的拓扑结构和运行原理,最后展望了该电机系统的发展方向。     

横向磁通永磁电动机研究进展

横向磁通永磁电动机以其高转矩密度的优势而得到了发展.介绍了这种电机的工作原理,并分析了电机的结构特点.针对横向磁通永磁电动机的特殊结构,给出电机的电磁场分析方法.概述了国内外横向磁通电机的研究现状.根据不同的应用场合,结合电机的结构特点,提出横向磁通永磁电动机的进一步研究方向.     

轴向磁通永磁同步电机发展综述

阐述了轴向磁通永磁电机在结构设计、电磁性能分析、损耗与热分析、调速以及应用方面的发展。重点介绍了轴向磁通永磁电机的设计和电磁性能分析。     

轴向磁通永磁电机的设计与优化

本文根据一款家用乘用车的结构和运行性能需求,设计出了额定功率95kW,峰值功率190kW的轴向磁通永磁电机。电机采用内单定子外双转子结构,定子铁心采用分块式设计形式。基于永磁电机设计理论,总结归纳轴向磁通永磁电机的初始设计流程,并对其电磁性能进行初始评估。采用有限元法建立电磁分析三维模型,对采用多种转子结构电机的电磁转矩、齿槽转矩、转矩脉动及永磁体涡流损耗等进行计算和分析。文中所归纳的电动汽车驱动用轴向磁通永磁电机设计流程及降低齿槽转矩、转矩脉动和永磁体涡流措施的效果对比,为此类电机的设计及优化提供借鉴经验。     

横向磁通永磁直线电机电磁振动特性分析

横向磁通永磁直线电机的电负荷与磁负荷相互解耦，且各相之间相互解耦，易于实现模块化和多相化，因此在石油开采领域有着良好的应用前景。首先，该文基于磁场调制原理，对横向磁通永磁直线电机的径向电磁力波进行了推导计算，得出对径向电磁力波影响最大的因素为轴向气隙磁通密度分量与径向气隙磁通密度分量，在此基础上对径向电磁力波的时空特性与频谱特性进行仿真计算，得出电枢磁通密度对电机径向电磁力波的频谱特性的影响；然后，考虑到电机实际运行中可能出现的次级偏心问题，揭示偏心度的大小对径向电磁力波幅值的影响，并对比不同偏心度下的电机径向磁拉力与轴向磁拉力，定量分析偏心度对不平衡磁拉力的影响；最后，为避免共振，利用有限元软件对电机的初级进行了模态分析与谐响应分析，结果表明低速状态下横向磁通永磁直线电机的额定运行频率较低，不会引起初级的共振，适合用作往复式潜油电泵的驱动电机。     

反凸极永磁同步电机及其控制技术综述

反凸极永磁同步电机的直轴电感大于交轴电感,与传统正凸极永磁同步电机相比,具有恒功率调速范围宽、过载能力强、空载反电动势低和永磁体不易退磁等特点,在数控机床主轴系统和电动车驱动系统等调速范围要求高的场合中具有广泛应用前景。文中针对反凸极永磁同步电机本体结构和电流控制技术发展现状两方面进行综述。总结反凸极永磁同步电机的特点;分析国内外径向磁场和轴向磁场反凸极电机的结构特点和电磁特性,归纳出其共性规律和个性差别;阐述目前该类电机的电流控制技术;对该类电机及其控制的主要研究方向进行展望。     

基于改进布谷鸟算法轴向磁场磁通切换永磁电机优化设计

轴向磁场磁通切换永磁电动机是一种基于磁通切换原理的定子型永磁电机。它具有轴向尺寸短、转矩密度大、效率高等优点。为了减小涡流损耗与空载反电动势总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD),本文基于改进布谷鸟算法多目标优化设计AFFSPM电机。首先基于功率方程初始设计电机,接着通过改进后的布谷鸟算法对电机涡流损耗与空载反电动势THD进行优化。最后建立优化前后的电机三维有限元分析模型,对比分析优化前后电机的性能,结果证明该优化方法的有效性与正确性。本文提出的改进布谷鸟算法不仅能够快速实现全局寻优,而且可根据决策者偏好筛选最优解,求解精度和效率高。