新型磁通切换机械调磁永磁电机设计分析

本文结合磁通切换机械调磁永磁电机的优点研究了漏磁式机械调磁永磁电机。通过借助机械调磁中的装置进行磁通切换电机内部磁场分布,利用ANSYS软件对电机中的结构数据参数进行了分析,并根据不同的位置将电机中不同的磁块进行了性能分析。结果表明:将磁通切换机械调磁永磁电机中的结构进行合理的设计才能更好的调节磁性能。     

轴向磁通飞轮电机印刷电路板定子绕组设计

针对卫星姿态控制用反作用飞轮小型化的要求,设计了采用印刷电路板(PCB)定子绕组形式的轴向磁通反作用飞轮系统,并研究了PCB定子绕组的布线形式。根据系统设计方案和工艺的要求,采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,研究了螺旋形绕组的反向转矩产生机理,对比分析了螺旋形和波形PCB定子绕组对飞轮驱动电机性能的影响,并分别对采用两种形式定子绕组的飞轮样机进行了地面性能测试。试验结果表明,飞轮工作在额定转速5 000r/min时,采用波形定子绕组比采用螺旋形定子绕组时的电机功耗降低了26.2%,电磁效率降低了0.8%。试验结果验证了理论分析与仿真结果的正确性,为PCB定子绕组型轴向磁通永磁电机的工程化应用提供了参考。     

轴向磁通永磁涡流耦合器的分层解析模型和特性分析

建立了面贴式轴向磁通永磁涡流耦合器的分层解析模型,并且进行了特性分析。通过结合三维等效磁路法、法拉第电磁感应定律和安培环路定理,对轴向磁通永磁涡流耦合器建立了电磁场解析模型。该解析模型能够有效处理模型复杂的几何外形,同时能够考虑三维参数对模型的影响。在解析模型的基础上,讨论了导体层材料、导体层厚度和解析分层数目对解析模型适用性的影响。三维有限元仿真验证表明,建立的分层解析模型在一定范围内有较高的解析精度。     

独立磁路混合励磁电机的多领域仿真分析

为了扩大电机的恒功率电动或恒压发电的转速范围,提出一种结构新颖的独立磁路混合励磁电机。详细论述该电机的结构特征和工作机理。以一台12极、18槽、2单元的样机为例,运用Ansoft Maxwell 2D有限元软件,仿真分析该电机的磁场调节能力;运用ANSYS有限元软件,仿真分析该电机的离心应力、固有频率及其热性能,验证独立磁路混合励磁电机结构的可行性和合理性。样机试验结果表明:励磁磁势双向可调,磁场的调节范围宽广;由于结构紧凑,定子铁心和电枢绕组的有效利用率高,独立磁路混合励磁电机有较高的效率。样机试验数据与有限元仿真结果基本吻合,验证了多领域仿真方法的正确性。它有效地解决了新结构独立磁路混合励磁电机性能精确计算和优化设计的技术难点,进一步提升了独立磁路混合励磁电机的设计能力。     

Halbach永磁阵列型轴向调制永磁齿轮

本文提出了一种可输出高转矩的轴向调制永磁齿轮。在不改变轴向调制永磁齿轮整体尺寸的情况下,将主、从动磁极按照Halbach永磁阵列进行排列,利用Halbach永磁阵列的聚磁作用,增大主、从动侧气隙内耦合磁场的磁场强度,并使用有限元法对这种永磁齿轮进行了仿真分析。结果表明Halbach永磁齿轮比传统阵列永磁齿轮的输出转矩更大;对气隙磁通量密度的谐波分析表明,Halbach永磁齿轮和传统阵列永磁齿轮的气隙磁密谐波变化趋势一致,因此传动机理不变;对Halbach永磁齿轮的磁极的扇形角度进行优化处理后,可以进一步增大输出转矩。     

轴向磁化永磁微电机的磁场分析及定子线圈制作工艺

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,采用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行了仿真计算,得出了轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布.分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响,即随着气隙长度的增加,充磁极数多的转子产生的气隙磁密幅值的减小幅度大于充磁极数少的;随着磁体厚度的增加,气隙磁密为一上升曲线,当磁体厚度达到某一点时,气隙磁密幅值基本为一常数;减小转子直径时,随着磁体厚度的降低,平均半径处气隙磁密幅值的减小幅度越来越不明显,但为不使气隙磁密波形变形严重,永磁转子径向长度需至少大于1.5 mm.对高深宽比微结构的制作工艺进行了研究,最终采用深刻蚀成型电铸工艺制作出了直径10 mm微电机在硅片上的平面定子线圈.并将直径20 mm电机的一系列转矩计算结果和实验测得结果进行了比较,计算值和实测值基本一致.分析方法和结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导作用.     

永磁-感应子式混合励磁发电机轴向力分析

针对永磁-感应子式混合励磁发电机附加气隙处的饱和磁密高,产生轴向力大,影响发电机轴承寿命及运行可靠性的问题,采用有限元法对永磁-感应子式混合励磁发电机的磁路结构及励磁电流对轴向力的影响进行了分析;采用优化设计的结果设计了样机,进行了电机性能运行测试,结果表明,所做轴向力分析具有一定的准确性和参考价值。     

基于混合励磁电机的电动汽车电机驱动系统设计

根据电动汽车运行工况的特点,提出了一种以混合励磁无刷直流电机作为驱动电机,TI公司的DSP芯片TMS320F2812作为主控制器的应用于电动汽车的电机驱动系统方案,分析了系统控制策略,详细介绍了该电机驱动系统的硬件接口电路设计和软件构成。     

定子混合叠压再制造电机转矩优化分析

永磁同步电机铁心再制造研究较少,性能提升困难,寻求切实可行的铁心性能再制造提升方案具有重要意义。利用旧电机硅钢材料与新型非晶合金材料制成再制造混合叠压定子,分析再制造前后电机性能变化,提出转矩叠加优化方法并对转矩进行优化分析。混合叠压再制造后,电机损耗大幅降低,效率有所提升,转矩有所减小;再制造电机转矩随着定子齿宽、绕组匝数以及电流的增大而增大;通过参数化扫描与正交分析方法,对再制造电机进行基于定子槽型尺寸与电流变化的转矩与损耗综合优化分析,确立再制造电机转矩优化方案为电机定子齿宽减小0.8 mm,槽高增大1.2 mm,额定电流减小1.7 A;电机台架试验测试表明,与原电机相比,优化后再制造电机转矩基本不变,效率有所提升,验证了优化方案与仿真结果的有效性。混合叠压定子的研究为电机再制造研究及铁心性能提升方法研究提供了新的思路。     

基于滑模速度控制器的轴向磁通永磁弧形电机控制研究

针对轴向磁通永磁弧形电机在低转速下抗干扰能力弱、动态响应能力差的问题,采用滑模速度控制器代替传统PI速度控制器。首先建立轴向磁通永磁弧形电机的数学模型,然后搭建滑模速度控制器仿真模型,最后在Matlab/Simulink中对整个矢量控制系统进行仿真分析。结果表明,滑模速度控制器比传统PI速度控制器响应能力更快、抗干扰能力更强。     

一种新型混合励磁电机矢量控制策略的研究

通过永磁与电励磁磁路的特殊设计，研发了一种新型混合励磁同步电机，在分析了其基本结构与调磁原理的基础上，提出了基于分区控制的矢量控制策略，深入研究了各区域的电流分配机制，最后通过样机实验验证了该电机及其控制策略的可行性与有效性。     

电动汽车用混合励磁电机数字驱动系统的研究

针对电动汽车对电机驱动系统具有较高转速、转矩特性的要求,设计出了基于混合励磁电机的电动汽车驱动系统。分析了混合励磁电机的优势并在此基础上提出了相应的控制策略,着重介绍了系统的硬、软件实现方案。整个电动汽车电机驱动系统采用转速、电流双闭环控制,以TMS320F2812型DSP作为核心控制器件,包括主电路功率模块、系统安全保护模块、CAN通信模块等部分,最后通过实验验证了系统的可行性与优越性。     

永磁同步电机定子振动特性分析

为了研究永磁同步电机电磁力导致电机振动与噪声问题,采用有限元法对电机气隙磁密进行分析,得到电机在空载运行时的气隙磁场和径向电磁力;接着对永磁同步电机定子系统进行模态分析,获得电机定子系统结构固有频率,分析了径向电磁力对电机模态振动影响;同时采用模态试验,并将有限元仿真数据与模态试验数据进行对比,验证了有限元模态分析的可靠性。结果表明:该永磁电机定子径向电磁力波频率与定子结构模态频率相差较大,不会因电机径向电磁力产生共振.,相关研究工作为永磁电机设计与优化提供参考。     

直驱永磁风力发电机定子主轴强度分析及优化

定子主轴是直驱永磁风力发电机的重要承载部件,其设计可靠性直接影响到直驱永磁风力发电机组运行的安全性和可靠性。在实体单元力学理论的基础上,利用有限元分析软件,对某型号直驱永磁风力发电机定子主轴进行静强度计算,根据GL2010风力发电机组认证指南对风力发电机进行疲劳计算,并根据计算结果提出设计的关键部位及优化方向。     

基于分子电流法轴向永磁轴承轴向刚度的分析

轴向刚度分析是永磁轴承设计过程中的重要环节,现有的几类模型计算结果与实测结果存在一定的误差.使用基于分子电流法分析计算轴向永磁轴承的轴向刚度时,由于分子电流法在计算轴向力时需要求解四重积分,计算周期长,甚至不能获得解析解,因此采用蒙特卡罗算法来近似计算轴承的轴向力,使求解过程简单化.通过与有限元法数值解进行比较表明,分子电流法建模可较准确地分析轴向永磁轴承轴向刚度,运用蒙特卡罗算法求解方程,突破了分子电流法难以工程应用的技术难题.     

励磁绕组在转子上的无滑环混合励磁电机研究

介绍了一种励磁绕组在转子上且无滑环的混合励磁同步电机,提出了励磁发电机转子绕组无需整流电路就可以输出直流电压的方法,构建了励磁发电机相应定子绕组输入电压的模型,并研究了其控制策略。实验结果表明,该电机结构可靠、有良好的调磁性能、励磁效率高,能实现低速大力矩与宽调速范围。     

轴向磁化永磁微电机转子磁场分析

本次研究分析了周向磁化永磁机的性能以及尺寸效应影响。通过有限元的分析方法,进一步对电视机磁场实现仿真探究,最终能够获得该电机转子气隙磁密的分布。分析了影响气隙磁密的影响因素,包括:转子的尺寸、磁体厚度、气隙长度、充磁极数等。具体来看随着气隙磁密长度的增长对于充磁较多的转子来说,其能够产生的气隙磁密程度相比充磁少的来说减少程度高,而且磁体的厚度越大,其气隙磁密增长越快,当磁体的厚度达到某一位置时气隙磁密的值将趋于稳定常数,减小转子直径时随磁铁厚厚度降低,其气隙磁密的减小越小,为能够不影响气隙磁密发生变形,我们可以将该转子的气隙长度高于1.5mm,通过结果发现通过实验发现,利用这种方式能够实现电机的微小型设计。     

基于混合定子铁芯的车用再制造永磁电机性能研究

针对混合定子铁芯层数对再制造电机转矩和损耗性能的影响问题,对3层、5层和7层混合定子铁芯再制造电机进行了分析。给出了不同层数混合定子铁芯硅钢段和非晶段的损耗计算公式,研究了不同层数混合定子铁芯磁密轴向分布规律,分析了不同层数混合定子铁芯的损耗分布;计算了再制造电机单位电磁转矩和单位电磁转矩轴向分布曲线,分析了不同层数再制造电机转矩性能;选取3层混合定子铁芯制作了再制造电机样机,并进行了台架实验。实验结果表明:再制造电机损耗降低、转矩提升、效率提高,验证了再制造电机的可行性。     

核电厂定子冷却水泵切换失败原因分析

国内某核电厂定子冷却系统运行泵在切换到备用泵过程中曾多次发生切换失败现象。对该机组定子冷却水泵历史切换情况、系统管路布置、泵性能、出口逆止阀弹簧断裂情况进行了收集与分析,明确了泵切换失败的主要原因为运行泵出口逆止阀弹簧断裂,备用泵出口逆止阀弹簧完好,备用泵启动时无法克服逆止阀弹簧力;次要原因为备用泵叶轮直径相对运行泵偏小,导致泵性能出力不足。明确原因后对出口逆止阀进行了改造,备用泵能正常切换。     

轴向永磁涡流联轴器的永磁体参数分析

首先阐述了永磁涡流联轴器的工作原理和特点,并介绍了四种类型(调速型、延迟型、限矩型、经济型)。针对所研究的轴向式联轴器,利用有限元分析了永磁体参数(永磁体形状、块数、占空比、内外径、厚度)对转矩和轴向力的影响,得到与7.5k W、4极电机相匹配联轴器的最优参数,并为设计其他型号联轴器选取永磁体参数提供了依据。通过推导转速差对效率的影响,对于稳定工作时的转速差的选取也进行了讨论。研究方法和结论为轴向式永磁涡流联轴器的设计提供了较强的参考价值。