横向磁场电机的一般化尺寸方程

逆变器供电机的设计不仅仅只是电机尺寸和性能估算,而是涉及系统优化与比较,然而,困难的是如何比较不同结构与运行方式的电机。电机的一般化尺寸方程能方便地调整电机的不同结构,计及不同的反电势与电流波形和参数,是一种理想的电机比较工具。本文详细推导了横向磁场电机的一般化尺寸方程,并应用一般化尺寸方程进行Ｗｅｈ氏横向磁场永磁电机与笼型异步电机的比较。     

横向磁场电机的一般化尺寸方程

逆变器供电电机的设计不仅仅只是电机尺寸和性能估算,而是涉及系统优化与比较;然而,困难的是如何比较不同结构与运行方式的电机。电机的一般化尺寸方程能方便地调整电机的不同结构,计及不同的反电势与电流波形和参数,是一种理想的电机比较工具。本文详细推导了横向磁场电机的一般化尺寸方程,并应用一般化尺寸方程进行Ｗｅｈ氏横向磁场永磁电机与笼型异步电机的比较。     

盘式永磁电动机换向结构的设计

0引言盘式永磁电动机又称轴向磁场电动机。1821年,法拉第发明的世界上第一台电机就是轴向磁场盘式永磁电机。限于当时的材料和工艺水平,盘式永磁电机未能得到进一步发展。然而,由于盘式永磁电动机具有良好的散热条件、结构简单、体积小、功率密度高等特点,已重新获得市场的青睐,     

轴向磁场盘式感应电机及功率计算

本文首先简要介绍了轴向磁场盘式感应电动机的结构形式、基本工作原理、制造铁芯的设备、工艺及产品的开发应用。然后根据盘式电机的结构推导出适用于盘式电机的输出功率方程,并得出盘式电机输出功率与其主要尺寸的基本关系式,与传统式电机的有关公式进行了比较公析。     

转子无铁心式直流永磁盘式电机的磁场和解析解分析与优化设计

本文分别采用有限元和近似解析方法对不同结构的转子无铁心式轴向磁场直流永磁盘式电机的磁场进行计算，并以漏磁系数和每极主磁通量为目标函数确定电机的最佳结构尺寸。在此基础上，以电机效率和输出功率为约束进行电机的电磁优化设计，进而设计出无铁心式最薄盘式转子。分析设计方法的实用性和可靠性已由产品抽样试验结果证实。     

新型盘式横向磁通永磁无刷电机的结构原理及设计优化

伺服电机是工业机器人的执行驱动装置,目前普遍采用表贴式永磁同步电机,但是该类型电机的轴向绕组端部以及较高质量的转子无法进一步满足工业机器人小型化以及高动态性的要求.该文提出一种应用于工业机器人的新型盘式横向磁通永磁无刷电机(DTFM),通过节省绕组轴向端部以及结合工业机器人的具体要求对电机内部空间进行合理设计,可以有效减小电机体积;另外,电机转子采用小体积、低质量的盘式结构可以提升电机的动态性能.首先,给出这一新型DTFM的结构和原理;其次,对DTFM的功率方程及主要尺寸进行理论推导,得到该种电机的初步设计方案,基于此,分析电机的结构参数变化对电机性能的影响;再次,提出一种新型优化方法——神经网络与多目标粒子群算法相结合的优化策略,对该种电机进行优化设计研究;最后,设计制作DTFM样机进行实验,验证电机性能的优越性.     

轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的设计

介绍了轮用轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的结构形式，探讨了这种新电机的设计特点，重点解决了电机主要尺寸确定和磁路分析计算问题，最后给出了一种磁极形状和线圈形状的优选方案。     

电动车辆新型电机应用分析

对电动车辆新型电机应用进行了研究,分析了在径向磁场、轴向磁场和横向磁场下各种电机的结构与工作原理,并对其特点进行了比较,指出了影响电机功率密度和转矩密度的因素,为电动车辆电机的选用提供了一定参考.     

新型盘式横向磁通永磁风力发电机的设计与分析

横向磁通永磁电机具有电及磁负荷解耦、功率密度转矩密度高的优点，极适合低速直驱场合。本文基于小型风力发电提出一种新型盘式横向磁通永磁发电机，由于采用了软磁复合材料与叠片硅钢材料组合定子铁心盘式结构，电机在具有横向磁通电机优良性能的基础上，还具有低的轴向长度和很低的漏磁和较高的运行效率。本文首先介绍了该电机的结构和原理，并给出了尺寸方程的推导公式，基于此，利用三维电磁场有限元方法分析了该电机空载状态下的气隙磁密、磁链、空载反电势波形及负载输出转矩波形。最后，根据理论计算，设计研制了一台盘式横向磁通永磁发电机样机，并进行了初步试验，进一步验证了电机性能的优越性。     

新型横向磁通永磁电机研究

横向磁通电机以其高转矩密度的优势而得到了发展，但结构复杂也限制了其应用场合。文中采用轴向充磁的永磁体，实现了一种结构相对简单的新型横向磁通永磁电机。为解决电机磁场建模、分析复杂等问题，引入隔磁磁障实现了三维场到二维场的简化。为实现优化设计，对电机关键参数和尺寸进行了合理选取，最后给出了样机电磁方案。分析结果表明，这种新型永磁电机的制造工艺相对简单，适合中小功率低速直接驱动要求。     

基于3D-FEM的新型横向磁通永磁电机的研究

横向磁通电机越来越受到世界各国研究者的注意,尤其在风力发电、军舰等要求低速大转矩的应用场合.相比常规电机,横向磁通永磁同步电动机可以提供更大的转矩密度,却存在功率因数低的问题.本文提出了一种新颖横向磁通永磁电机(TFPM)结构,即采用单边结构、卷绕式定子铁心、内置式聚磁转子结构.该电机结构工艺简化,同时具有高转矩密度和高功率因数的性能特点.文章首先讲述了新型电机的结构特点,接着利用 3D-FEM 工具对电机漏磁系数进行计算,并讨论电机结构尺寸变化对电机漏磁系数的影响.最后给出最新样机的部分参数.     

一种新型弧形磁场调制永磁电机的设计与分析

弧形永磁电机广泛应用于特种制造、机械臂、雷达系统、天文望远镜等需要在特定角位移内往复运行的高精度场合,弧形永磁电机的转矩波动与转矩密度往往决定着整个系统的成败。为了在不牺牲转矩密度的同时降低转矩波动,提出一种新型弧形磁场调制永磁电机拓扑结构。针对这种新型结构,首先介绍了其运行原理及优化设计方法,并与传统的弧形永磁电机进行了性能对比。结果表明,文中提出的新型弧形磁场调制电机转矩密度更高、转矩波动更小,同时结构复杂度基本不增加,因此在下一代高精度运行场合中应用前景良好。     

Dual-stator Interior Permanent Magnet Vernier Machine Having Torque Density and Power Factor Improvement

—An improved topology for a low-speed permanent magnet vernier machine, called a dual-stator interior permanent magnet vernier machine, is introduced to significantly increase torque density and power factor. A dual-stator is adopted in the design for more torque and improving space utilization. An interior spoke-type magnet array in the rotor is designed for magnet flux focusing, which can effectively increase useful flux and force flux lines to pass through the entire machine during operation as opposed to two separate torque components as in a normal dual-stator permanent magnet machine. To clearly place the advantages of the proposed topology in perspective, the proposed dual-stator interior permanent magnet vernier machine is compared to a well-known dual-stator surface-mounted permanent magnet vernier machine. This article discusses the operation principle and magnetic field analysis of the proposed machine and reports comparison simulation results taken from the finite-element method. In addition, the stator tooth is optimized for further better performance on torque density and power factor.     

新型机械轴向变磁通永磁同步电机分析研究

为解决传统变磁通永磁电机在基速以上运行可靠性差和调磁困难的问题,提出一种附加机械调磁装置的新型轴向变磁通永磁同步电机。采用有限元法对电机运行于不同转速时的磁场分布进行分析,建立轴向变磁通永磁同步电机三维有限元仿真模型,获得了电机在不同转速下气隙磁密、绕组磁链及空载反电势、电感等电磁特性。分析结果表明:在基速以下时,机械调磁装置不动作,该电机能以大转矩运行;在基速以上时,机械装置相应动作,电机可在宽范围恒功率运行,调磁效果较好。通过制作样机和构建电机系统试验平台,验证了理论分析和设计的有效性。     

一种新型的双凸极永磁电机

本文介绍一种新型双凸极永磁电机--磁通反向电机(FRM).该电机的永磁体放置在定子齿的表面,永磁体安装简单且适于高速运转;定子集中绕组中的磁通呈双极性变化,其功率密度比传统的DSPM电机要高.文中对其基本结构、工作原理及特点作了分析.     

Closed-form Method for Multi-stage Axial Flux Permanent Magnet Machine: Design and Analysis

Designing an axial flux permanent magnet machine is complex and computationally intensive. This paper proposes a new closed-form method for concurrent design and analysis of a multi-stage axial flux permanent magnet machine. The method will provide a simpler modeling solution to machine designers. By calculating magnetic and electric properties, the design space of an axial flux permanent magnet is created for initial design. This paper demonstrates the feasibility of the new closed-form method by showing that the results obtained from the proposed method correlate with the finite element analysis results. The design space is also evaluated and analyzed by taking into account various parameters, including copper losses, permanent magnet density, phase voltages, and torque waveform. Finally, a multi-objective analysis is performed to compare two different designs of an axial flux permanent magnet machine. The proposed method also provides a useful guide for the initial design state.     

Novel Switched Flux Permanent Magnet Machine Topologies

This paper overviews various switched flux permanent magnet machines and their design and performance features,with particular emphasis on machine topologies with reduced magnet usage or without using magnet,as well as with variable flux capability.     

永磁体不对称放置削弱内置式永磁同步电动机齿槽转矩

针对内置切向式转子结构磁极偏移时,每极磁密的大小和分布都不相同的问题,基于解析法研究了偏移角度的确定方法.与表面式永磁电机不同,内置切向式结构在永磁体不对称时,每极极弧宽度会发生变化,影响每极磁密的大小和分布,两者都对齿槽转矩有影响,因此确定永磁体位置时须考虑两者的影响.基于内置式永磁同步电动机齿槽转矩解析表达式,分析每极磁密大小与分布对齿槽转矩的影响,研究磁极偏移角度的确定方法,并与表面式永磁电机磁极偏移角度进行了对比.采用有限元法计算不同偏移角度对齿槽转矩有影响的磁密谐波和齿槽转矩,有限元计算结果表明,由于考虑了磁极偏移对每极磁密的影响,磁极偏移能有效地削弱齿槽转矩.     

两种类型盘式永磁同步发电机设计与比较分析

为满足风力发电系统对发电机提出的低转速要求,研究设计了两台不同类型的轴向磁通永磁同步发电机.分析了这两种发电机拓扑结构的不同特点,确定了永磁极的形状和极弧系数,讨论了发电机的极槽配合问题,并着重对发电机的永磁体和绕组参数进行了详细计算.采用一种准三维有限元方法对两台发电机进行了仿真计算,计算结果验证了设计方法的可靠性,最后利用有限元计算结果对这两种类型发电机的电磁特性进行了比较分析.     

Performance Assessment of High-speed Flux-switching Permanent Magnet Machine Using Ferrite and Rare Earth Permanent Magnet Materials

This article presents the investigation and comparison of the capabilities and characteristics of high-speed flux-switching permanent magnet machines using ferrite and rare earth permanent magnet materials. Special design considerations for ferrite flux-switching permanent magnet machines under high-speed operation are proposed. Two ferrite and one NdFeB flux-switching permanent magnet machines, rated at 10 kW and 15 krpm, were designed for performance assessment. Various machine performances, including torque characteristics and loss distribution, are compared. In addition, the risk of partial demagnetization and the performance degradation due to partial demagnetization are also investigated. This research reveals several promising characteristics of the ferrite flux-switching permanent magnet machine, such as lower total loss, negligible magnet eddy current loss, and better cooling potential. The results also show the possibility of designing a high torque density ferrite flux-switching permanent magnet machine, which is comparable to the NdFeB flux-switching permanent magnet machine, taking advantage of the flux concentrating effect.