基于RMXPRT和MAXWELL的永磁同步电动机优化设计

利用基于磁路法的RMXPRT软件对一款50kW、200V的永磁同步电动机方案进行优选,得到较为理想的电机方案后将其导入到电磁场有限元分析软件MAXWELL进行优化计算.算法选用遗传算法,以永磁同步电动机的极弧系数、极弧偏心距和永磁体厚度作为优化变量,以气隙磁密、齿槽转矩和永磁体面积作为优化目标.优化后效果明显,对实际应...     

基于田口实验的永磁同步电动机优化设计

以减小内嵌式永磁同步电动机空载损耗,提高运行效率,同时合理选择永磁体尺寸为目标,采用"路"的方式计算得到电机永磁体宽度、厚度和中心高、定子齿宽以及气隙长度的最优范围,确定各水平数的名义尺寸;利用田口实验建立正交表,结合有限元法,分析各方案中电机的性能参数,推导出最佳优化方案;校验方案的可行性。实验与仿真结果表明,采用田口实验方法,电机的空载损耗减小,效率提高,永磁体用量减少,实现了多目标的同时优化。     

永磁体分散性对自起动永磁同步电动机的影响

由于批量生产的永磁材料在性能上存在不可避免的分散性,会造成永磁同步电动机性能的差异,采用理论分析与性能计算相结合的方法,研究了永磁材料性能的分散性对永磁同步电动机起动性能、空载性能和额定性能的影响,并以380V、22kW、6极永磁同步电动机为例进行了实验验证.结果表明:永磁体性能的分散性影响起动过程中的最小转矩,对电机的起动有较大影响;永磁体分散性对空载电流、空载功率因数、负载功率因数和过载能力影响较大,而对额定运行时的效率、电流影响不大.     

辅助磁障永磁同步电动机的电磁分析与参数优化

辅助磁障永磁同步电动机既具有永磁同步电动机高功率密度、高效率、高功率因数等优势,又兼具同步磁阻电机的宽调速范围、无高温退磁等优点,在调速驱动领域具有广阔的应用前景。在优化辅助磁障永磁同步电动机磁障形状、周边磁桥形状、磁障层数和永磁体占比的基础上,将其与“一”字型和“V”字型内置式永磁同步电动机进行对比分析,借助二维有限元仿真软件对三种结构的负载转矩、转矩脉动、损耗及效率等运行性能进行全面对比。以减小齿槽转矩有效值、减小空载反电势谐波含量和提高负载转矩有效值为目标对辅助磁障永磁同步电动机进行转子结构优化,对辅助磁障永磁同步电机的推广应用具有一定的参考价值。     

基于田口法的内嵌式永磁电动机的优化设计

首先基于传统的电机本体设计方法,获得一台15 kW、102 V的内嵌式永磁电动机的基本设计参数,然后利用基于等效磁路法的RMXPRT软件对该内嵌式永磁电动机的一些重要设计参数进行优选,得到较为理想的参数范围。最后,引入一种新颖的优化方法——田口法,以内嵌式永磁电动机的气隙长度、永磁体厚度与宽度、磁桥长度和宽度作为优化变量,以效率和磁钢用量作为优化目标对电机进行优化设计。确定最优方案后将其导入到电磁场有限元分析软件Maxwell进行仿真,以对所设计电机进行合理性分析。优化后效果明显,对实际应用具有一定的指导意义。     

基于响应曲面法的单边盘式发电机优化设计

为了拓展单边永磁盘式发电机的应用范围,对该类发电机进行优化设计。通过分析不同永磁体厚度、气隙、形状对发电机的影响,对比有无铁心单边结构发电机的性能,选择适合汽车工况的发电机为研究对象。通过响应曲面法,建立以永磁体厚度、形状为优化变量,电压波形畸变率、效率为优化目标的多目标优化方程。结果表明,不同永磁体厚度与形状对发电机性能具有重要影响,通过响应曲面优化后的单边永磁发电机效率提高了0.83%,THD降低了16.7%。因此,所提优化方法对单边盘式发电机永磁体结构的设计具有一定的指导意义。     

永磁同步电动机试制过程中的优化处理

介绍了采用永久磁铁励磁的80KW同步电动机试制过程中温久及效率方面的问题，分析了温升高，效率低的原因，提出了解决问题的优化措施，并给出了改进前后相应的试验结果，试验结果表明：通过磁路分析进行结构优化，永磁电动机的性能大大改善，与同额定转矩异步电动机相比，永磁电动机的功率因数和效率都有较大提高。     

高速微型永磁电机转子护套过盈配合的计算与分析

通过理论计算出高速微型永磁电动机转子护套与永磁体间过盈量,确定了它们之间的配合公差,并根据计算得到的过盈量,运用ANSYS有限元分析软件对该电动机转子护套过盈进行分析研究,得到了转子护套和永磁体的应力分布云图,等效应力均小于材料的许用应力,说明该电机转子护套在高转速下能够很好地保护永磁体,同时针对不同过盈量对电动机转子护套和永磁体应力影响进行了分析,提出了过盈量最佳选取范围,为高速微型永磁电动机转子结构设计及护套与永磁体间过盈量的选取提供依据,并对同类电机转子的设计和优化有一定的参考意义。     

用边界无法改进永磁同步电动机样机的设计

绍80kW永磁同步电动机试制过程中出现了温升及效率问题。分析温升高、效率低的原因,提出解决问题的优化措施。给出改进前后的试验结果表明:通过磁路分析进行结构优化,永磁电机的性能大为改善,与同额定转矩异步电机相比,永磁电机的功率因数和效率都有较大的提高。     

用边界元法改进永磁同步电动机样机设计

80kW永磁同步电动机试制过程中出现了温升及效率问题，分析温升高、效率低的原因，提出解决问题的优化措施，给出改进前后的试验结果表明：通过磁路分析进行结构优化，永磁电机的性能大为改善，与同额定转矩异步电机相比，永磁电机的功率因数和效率都有较大的提高。     

基于瞬态热网络法的细长型永磁电机优化设计研究

本文将瞬态热网络法应用到起重机用细长型外转子永磁电机的优化设计中,以电机效率和成本为优化目标,对一台37.0kW永磁电机进行优化设计。选择永磁体厚度、气隙长度g、电机铁心轴向长度、每槽导体数、导线线规、永磁体厚度六个参数为优化变量,同时约束其槽满率、定子齿部磁密、定子轭部磁密、最大温升、最大转矩在一定范围内。本文分析了细长型永磁电机结构参数对铜损耗和效率的影响,再利用粒子群优化算法对永磁电机进行优化设计。优化结果显示:电机效率提高1.1%,成本也略有下降。最后通过有限元仿真,验证了瞬态热网络法的可行性和准确性。     

车用永磁同步电动机的铁耗分析与效率优化

电动汽车用永磁同步电动机在设计时不仅需要计算额定工况的性能,还应对每个转速点都进行性能计算,从而得到电机的效率图谱。为了满足车用永磁同步电动机高效率区的要求,先通过分段式变系数正交分解法研究了铁耗的变化规律,然后通过调整永磁体尺寸来实现电机效率的优化。     

新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机稳态性能分析

对于三相感应电动机的单相运行,学者们已经提出了多种实用的接线方式,比如Smith接法、SEMIHEX接法。然而,对于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,很少有合适的接法提出。将并联式接法应用于三相异步起动永磁同步电动机的单相运行,提出了一种新型三绕组并联式异步起动单相永磁同步电动机。分析了三相异步起动永磁同步电动机同步运行时以及起动瞬间的正序、负序阻抗,基于对称分量法,对该接法电机的对称运行条件进行分析,得出了电容的确定方法,并利用遗传算法对电容值进行优化。提出了该新型电机稳态性能的计算方法;设计了一台高功率因数和一台低功率因数三相异步起动永磁同步电动机作为样机,并分别将其改接为三绕组高效单相永磁同步电动机,进行实验研究。实验结果表明,低功率因数的异步起动永磁同步电动机更适合改接成新型三绕组并联式单相永磁同步电动机。由低功率因数三相永磁同步电动机改接成的单相异步起动永磁同步电动机在额定负载下运行时,具有与同容量三相永磁同步电动机相近的效率和更高的功率因数。     

基于准梯形永磁体的多相分数槽集中整距绕组永磁电动机齿槽转矩抑制

对准梯形永磁体边沿厚度影响多相分数槽集中整距绕组电动机齿槽转矩的规律进行了研究。准梯形永磁体由正弦永磁体及第3,5次谐波合成得到,永磁体谐波分量的幅值依边沿厚度而定。为提高优化速度,采用复数磁导率模型计算齿槽转矩,并得到最优边沿厚度。对20槽22极外转子五相电动机进行解析计算发现,准梯形永磁体可抑制电动机齿槽转矩,且永磁体最优边沿厚度为最大厚度的0.5倍。齿槽转矩的有限元仿真和样机测量结果验证了解析计算及其结论的有效性。     

永磁同步电动机调速范围的优化及性能分析

根据内嵌式调速永磁同步电动机的弱磁控制特点,以弱磁扩速倍数为优化目标,利用有限元仿真软件,分析了内嵌式调速永磁同步电动机矩形和V形永磁体尺寸和位置对电机参数和调速范围的影响,通过优化永磁体的位置和尺寸扩大了电机弱磁调速范围.计算了优化后电机的参数,对比了优化前后电机调速的范围.为内嵌式调速永磁同步电动机的优化和参数计算...     

高速永磁同步电机电气性能的优化设计

为了提高现有高速永磁同步电机的空载反电动势,改善电机的电气性能.首先,分析了永磁同步电机空载反电动势与隔磁桥、永磁体厚度间的数学关系.其次,利用有限元仿真软件对隔磁桥尺寸及永磁体厚度进行了优化,得到了两者的最优解.最后,校验了优化后电机的机械强度.样机电气性能的优化为高速永磁同步电机系列化设计提供了有力参考.     

永磁饱和型故障限流器的高压大容量化分析

为提高永磁体的偏置能力以利永磁饱和型故障限流器朝高压大容量发展,从温度和外磁场两方面分析了钕铁硼永磁体的稳定性问题,论证了其应用到该限流器的可行性;提出"饱和深度比"的定义,指出改善永磁体的偏置能力与提高铁心的饱和深度比等价;基于一种结构参数可调的永磁饱和型故障限流器拓扑,分析了限流器结构参数与铁心饱和深度比的数量关系,并通过有限元法仿真以及实验加以验证;最后给出了10kV等级永磁饱和型故障限流器的一个设计实例。仿真与实验结果均表明,增加永磁体的厚度与截面积可获得较优的偏置能力,实现永磁饱和型故障限流器的高压大容量化在技术上是可行的。     

供电电压变化对永磁同步电动机性能的影响

为了给油田用永磁同步电动机可靠运行提供理论依据，通过分析起动和运行过程中各相关量的关系，研究供电电压的变化对永磁同步电动机性能的影响。研究结果表明，起动时电流和转矩随着供电电压增加而增大，但不易过大，以免对电网造成冲击和永磁体的不可逆去磁；稳定运行时，随着电压的变化，效率和功率因数为反V形曲线。     

Halbach阵列用于盘式无铁心永磁同步电动机的结构仿真研究

介绍了一种新型Halbach永磁体阵列的基本形式、特点及其在盘式无铁心永磁同步电动机中的应用,并利用FEM对该型电动机中的Halbach永磁体阵列的最佳结构及特点进行了仿真分析。说明样机电动势接近正弦,损耗降低,效率提高。     

分数槽永磁同步电动机优化分析

简要分析了分数槽永磁同步电动机电枢磁场的谐波,利用Maxwell 2D有限元分析软件分别仿真计算了36槽30极、32极、34极三台永磁同步电动机的永磁体磁场,通过傅里叶分解得到永磁体磁场的各次谐波及幅值,进行了径向力波分析。通过径向力波分析结果确定最佳的槽极配合,同时分析了不同极弧系数对永磁同步电动机齿槽转矩的影响。此分析方法对永磁同步电动机的优化设计具有一定的参考价值。