用于微飞轮的永磁平面微电机多目标优化设计

考虑到尺寸效应对永磁电机磁、热性能的影响,给出了一种用于微小动量飞轮的无铁心无刷水磁平面微电机的多学科设计方法.利用多学科优化软件iSIGHT及有限元分析软件ANSYS,对电机进行多学科设计优化研究.以电机质量、气隙磁密、绕组损耗为优化目标,以几何尺寸、转动惯量等要求作为约束条件进行优化计算.通过多学科设计优化,电机质量减小了28.03%,气隙磁密增加了2.9%,绕组损耗减小了2.6%,提高了设计效率,在永磁微电机的设计中具有现实意义.     

永磁直流电机的多目标函数最优化设计

本文以永磁直流电动机为例,采用多目标函数的可变容差法对电机进行最优化设计,得出了最佳的设计方案。     

飞轮储能用高速永磁同步电机设计

根据飞轮储能系统的运行要求,完成了一台高速永磁同步电机的电磁设计.首先分析了高速运行的永磁电机的设计原则,然后介绍其电磁设计方法,并给出所设计电机的技术指标要求和电磁设计方案,最后制造了一台样机,通过实验对所设计的电机进行验证.     

基于响应面法的双边长初级永磁直线同步电机多目标优化设计

永磁直线同步电机由于存在边端效应以及齿槽效应,在运行中不可避免地产生推力波动。针对高速大推力密度应用场景,对一种双边长初级PMLSM开展了优化设计。将有限元法与解析法结合,首先独立分析了轴向长度、极弧系数和初级轭部高度等单个参数对电机水平推力和推力波动的影响,并进一步采用Taguchi法筛选显著性较高的结构参数。在此基础上,以提高电磁推力、减小推力波动为优化目标对电机进行响应面分析,得到最终的电机尺寸优化参数。最后制作样机并搭建实验平台,验证了所提优化方法的有效性。     

飞轮储能用磁悬浮开关磁阻电机多目标优化设计

研究了一种基于遗传粒子群综合算法(GPSOA)的飞轮储能(FES)用的单绕组磁悬浮开关磁阻电机(SWBSRM)多目标优化设计方案。结合有限元分析(FEA),通过敏感性分析得到SWBSRM悬浮力与效率随主要尺寸参数变化的一般规律。在此基础上,利用GPSOA以悬浮力和效率为目标函数对SWBSRM进行了全局寻优,获得使悬浮力最大和效率最高的参数优化组合。利用FEA对比优化前后电机悬浮力、铁损及磁密的大小,验证了GPSOA多目标优化的有效性。     

基于磁场观点的平面永磁微电机转矩分析

在平面永磁微电机设计中,为分析电机微型化过程中主要尺寸变化对转矩等性能的影响,从磁场观点考虑,对平面电机定、转子磁场磁势进行分析,推出用磁场变量表示的气隙磁共能表达式,并由磁共能求得电机转矩。转矩表达式包含了电机厚度、气隙长度、转子外径、内径、匝数和电流等不同参数。在该类电机微小型化过程中通过改变不同的参数得到相应的转矩值,从而直观地发现转矩随不同参数的变化。将转矩计算值和实际测值进行比较,发现二者基本吻合,说明可以用所得转矩表达式进行该类电机的转矩计算与分析。     

基于多物理场近似模型的高速永磁电机多目标优化设计

高速永磁电机（HSPMM）由于具有功率密度和效率高、体积小、质量轻及动态响应快等优点受到越来越多的关注。然而,HSPMM的设计是一个典型的非线性的多物理场耦合设计过程,难以建立准确的数学模型对其进行优化设计。该文提出一种基于多物理场近似模型（MPAM）的HSPMM多目标优化设计方法。该方法采用MPAM进行多物理场的并行计算,并在优化过程中直接调用MPAM,可以有效地解决有限元模型（FEM）计算耗时的问题,同时也可以避免有限元优化过程中FEM迭代计算收敛困难的问题。最后,研制了一台1.1MW,18 000r/min的高速永磁电机,并进行了相关的实验,验证了该文所提出的HSPMM优化设计方法的可行性。     

轴向磁场永磁记忆电机多目标分层优化设计

为了同时实现新型轴向磁场永磁记忆电机的高性能及低成本,提出一种基于分层策略的多目标优化设计方法。通过在分析电机尺寸方程及灵敏度,得到影响目标的优化参数基础上,将所选的气隙磁密、永磁成本、轴向受力、感应电动势(electromotive force,EMF)、感应电动势波形畸变率(total harmonic distortion,THD)、齿槽转矩6个优化目标分为两个层次,从而实现方程组的降维;针对分层策略,提出一种结合中心复合表面设计(central composite face,CCF)和Box-Behnken设计(BBD)的分层响应面法(response surface method,RSM)。此外,基于罚函数和目标约束得到一种改进的NSGA-Ⅱ (NSGA-Ⅱ-M)多目标遗传优化算法。通过比较分层RSM和NSGA-Ⅱ-M给出的优化方案,并结合有限元仿真结果和样机实验结果,验证了所提出的电机多目标分层优化方法的可行性和有效性。     

爪极永磁发电机的优化设计

本文对爪极永磁发电机的优化设计方法进行了研究，其中包括数学模型的建立、优化变量的选择、目标函数和约束条件的确定等。为改善优化效果，文中采用分级随机优化的方法，即先应用随机试验法进行优化，将其计算结果作为第二级随访方向法的初始点，再进行优化计算。结果表明，分级随机优化方法是一种提高优化质量的有效方法。     

ANSYS在永磁电机设计中的应用

本文主要讨论了永磁电机设计中电机电磁场分析问题 ,详细说明了ANSYS在电机电磁场分析中的应用 ,样机测试结果验证了分析结果的正确。     

磁悬浮储能飞轮高速永磁电机设计及优化

高速磁悬浮储能飞轮是一种新型高比功率储能装置,其中高速大功率电机是能量转换与传输控制的核心。本文针对所研究的300kW磁悬浮飞轮储能系统的应用特性提出了一种轴式永磁同步电机方案,从电磁、结构和控制等方面进行综合分析与设计;在此基础上,为了适应高速稳定运行、高功率放电对高速电机提出的新要求,从转子的结构强度、电机损耗、运行区间的效率、转矩波动等方面出发对电机的设计参数进行优化分析。结果表明：优化后的电机结构强度高,能够满足储能飞轮在高转速、高功率连续充放电等工况下的使用要求,15000～30000r/min工作转速范围内电机效率达到90%以上。     

柔性PCB绕组径向磁通微型永磁电机设计

采用无槽结构的高速微型永磁电机在检测设备、医疗器械等方面应用广泛,但无槽电机绕组制作复杂,使用绕组印制技术可以简化绕组的制作过程。目前已有的印制技术多以刚性印制电路板(PCB)为载体应用于轴向磁通电机,对于径向磁通的高速电机来说,刚性PCB已无法满足绕组沿圆周方向分布的需求,柔性PCB绕组应运而生,不过目前还没有完整的柔性PCB绕组电机设计方案。因此,设计了一款高速微型柔性PCB绕组电机,针对柔性PCB绕组特有的缠绕不等距问题,提出了使用平均半径的解决方案,并通过仿真对电机进行了分析。结果表明,平均半径法解决了绕组缠绕不等距的问题,所设计的柔性PCB绕组电机能达到电机技术要求且具有良好的热稳定性。     

田口法在永磁同步电机多目标优化设计的应用

针对某电动物流车用永磁同步电机的齿槽转矩和转矩脉动较大,以及电机效率与转矩密度较低这一问题,提出一种基于田口法的某物流车用永磁同步电机多目标优化设计方法.通过选取气隙长度δ、永磁体厚度hm、定子铁心内径Di1、定子齿宽bt2和槽口宽b02等5个参数作为优化因子,以电机最高效率、最小齿槽转矩、最大转矩密度三个参数为优化目...     

无轴承永磁同步电动机永磁体参数优化设计

介绍了无轴承永磁同步电动机径向悬浮力产生原理。通过对比各种永磁体材料的性能和不同转子磁路结构特点,确定采用钕铁硼稀土永磁体,选择转子表面凸装式结构;从理论上分析了径向悬浮力与永磁体厚度、径向悬浮力绕组电流之间的关系;采用有限元方法,在考虑磁路饱和及非线性情况下,对实验样机径向悬浮力进行了计算和分析。研究结果对无轴承永磁同步电动机如何获得最大径向悬浮力以及电动机的优化设计具有参考价值。     

永磁直流测速发电机的优化设计

重点阐述了如何确定永磁直流沿速发电机的优化目标以及分级优化中数学模型的建立。     

飞轮储能系统用永磁无刷直流电机设计与分析

采用Ansoft中基于磁路法的RMxprt模块对2 kW/100 Wh容量的飞轮储能试验系统中所用的高速永磁无刷直流电机进行了具体设计,并在Ansoft Maxwell 2D中运用有限元的方法分析了电机内电磁场的分布情况及电机的静态和动态特性,分析结果表明所采用的电机方案能够满足飞轮储能系统的要求,具有一定的可行性和实用性。与传统的设计方法相比,提高了效率和精度,具有很强的工程实用性。     

复合电流驱动永磁同步平面电机的设计方法

提出一种新型复合电流驱动的永磁同步平面电动机方案,介绍了该平面电动机的结构形式、运行原理和特点。针对其特殊结构形式和工作原理,研究该类型平面电机的设计方法。确定了该平面电机的主要尺寸,并推导出主要尺寸的计算公式。对平面电机线圈和永磁体的设计分别进行了研究,并分析了线圈截面高度和永磁体厚度对平面电机性能的影响。依据所提出的设计方法,加工制作了一台样机,并进行了相关实验,通过分析比较实验结果,验证了设计方法的合理性。     

轴向磁化永磁微电机转子磁场分析

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.分析结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导作用.