轴向磁场定子无铁心永磁电机的优化设计

本文以单位永磁体功率最大为目标,提出利用遗传算法和粒子群优化算法对一台三相8对极轴向磁场定子无铁心永磁电机进行优化设计。在建立电机磁场分析模型的基础上,提取五个变量,优化目标的同时约束输出功率、电流密度等电机性能。文章阐述了两种算法在该电机优化中的性能差异,并运用有限元软件对优化结果进行比对分析。仿真结果表明两种算法优化效果均很明显,解析法与有限元分析结果吻合,证明了电磁分析模型的准确性。     

表贴式轴向磁通永磁电机齿顶漏磁的分析计算

分数槽绕组轴向磁通永磁(AFPM)电机的齿顶漏磁较大。在利用等效磁路计算程序调试电机设计方案时,需要准确计算漏磁系数,而准确计算漏磁系数的前提是准确计算齿顶漏磁系数。根据轴向磁通永磁电机磁通路径的分布特点,针对定子齿和磁极不同的相对位置,给出了不同位置角时的齿顶漏磁解析公式。为了验证解析公式的正确性,以一台电机的设计方案为例,采用解析法和有限元法分别计算漏磁系数,结果表明解析计算结果和有限元计算结果具有较好的一致性。最后给出了齿顶漏磁与电机极数之间的关系,为电机设计和优化提供了参考。     

基于DSP的盘式无铁心永磁同步电动机调速系统

高磁能积永磁体的出现使盘式永磁电机的定、转子可以设计成无铁心结构,减少了在同等输出功率和轴转矩条件下电机的重量,避免了铁心损耗且减少了转矩脉动。结合这些特性,设计了基于DSP的盘式无铁心永磁电机调速驱动系统。该系统以TMS320LF2407为控制核心,EXB841作为功率驱动单元,整个系统结构紧凑,集成度好。采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,有效抑制了电流谐波分量和转矩脉动。实验表明,系统稳态转速平稳且无静差;超调量小;能够获得最大启动转矩,响应快,转速上升时间仅为30ms,具有令人满意的调速性能。     

无铁心盘式永磁无刷直流电机的三维电磁场分析

盘式永磁无刷直流电机具有较高的转矩—惯量比和功率密度。介绍一种24对极无铁心盘式无刷直流电机,对其运行原理和电磁设计进行分析。考虑到盘式永磁无刷直流电机磁场分布的特点,利用Ansoft Maxwell 3D软件分析了一对极下气隙中的磁通密度的分布,计算定转子的受力情况,其结果为进一步优化设计方案提供理论参考。     

矿用工程车轴向磁通永磁牵引电机

为了在矿用工程车原有结构的基础上改善整车的传动系统,对牵引电机的体积提出了较高的要求。然而,通过研究发现,常规的径向电机不满足体积要求。因此,设计了一款轴向磁通永磁电机,既能够满足电机的空间体积要求,也能满足运行工况的要求。为了保证电机在各种工况下均能稳定运行,对电机的空载与负载、温度与转子机械强度进行了有限元分析,并设计了电机的水路结构。     

高频轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗三维解析模型

针对现有二维解析模型在计算轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗存在精度不足的问题,该文提出一种能够精确计算该类电机永磁体涡流损耗的新型三维解析模型。该模型利用精确子域法和电阻网络模型,能够同时考虑定子开槽、定子谐波电流、涡流反作用和涡流三维分布的影响。利用有限元法验证了精确子域模型计算得到的空载和电枢磁场分布,并在理想空载下,验证了解析模型永磁体表面涡流密度和永磁体涡流损耗值,分析电机在高频运行下涡流反作用对永磁体涡流损耗的影响。最后,对1台7kW、4000rpm的轴向磁通永磁电机进行空载脉宽调制(pulsewidthmodulated,PWM)电压供电实验和空载正弦波电压供电实验,得到因PWM谐波电流引起的永磁体涡流损耗,将实验结果,有限元结果与解析结果作对比,验证了该解析模型的正确性。     

永磁同步风力发电机的有限元分析

选择内转子直驱永磁的电机系统结构进行风力发电机设计.采用等效磁路的方法进行了初步设计.使用有限元方法分析了电机在空载、额定负载和三相短路情况下的工作特性.结果表明电机齿槽转矩小、工作点合理,且短路状态下不会发生永磁材料的永久去磁.     

外转子无铁心无轴承永磁同步电机参数优化设计

为解决飞轮储能用电机齿槽转矩大,高速运行时铁心损耗高的问题,提出一种外转子无铁心无轴承永磁同步电机.首先阐述了外转子无铁心无轴承永磁同步电机的基本结构和工作原理,然后给出了电机的基本设计参数,接着采用Taguchi法以平均转矩、平均悬浮力、转矩脉动和悬浮力脉动为评价标准优化了极弧系数、永磁体厚度、气隙长度和转子厚度,接...     

混合励磁永磁发电机的设计与性能分析

为了降低永磁发电机的电压调整率,本文研究了一种混合励磁永磁发电机。在详细分析其结构与工作原理的基础上,给出设计该种发电机的设计数学模型。同时,利用三维有限元软件进行分析。最后,设计并加工了一台7.5kW样机,从试验结果来看,通过调节电励磁电流,气隙磁通具有较好的调节特性,从而获得较低电压调整率。     

磁极组合型无铁心永磁直驱风力发电机转子结构设计

Halbach阵列用在电机上有很多好处,但却造成成本上升,研究了一种适用于无铁心永磁直驱风力发电机的径向磁场磁极组合型Halbach阵列,阐述了该新型磁极的结构与优点。借助二维有限元分析方法,找到了利于实现Halbach阵列单边磁屏蔽能力磁极组合方式,并且优化了软磁材料的尺寸,确定了电机的极弧系数。与常规Halbach阵列相比,优化后的组合磁极型电机在保证一定气隙磁密的基础上,减少了永磁体用量,降低了电机成本。     

永磁同步电机三电平改进型双矢量模型预测磁链控制

为提高三电平逆变器控制的永磁同步电机系统的稳态性能,提出一种永磁同步电机三电平改进型双矢量模型预测磁链控制方法。首先,通过磁链预测模型来消除传统预测转矩控制中的权重系数。进一步,根据正负小矢量对中点电位作用效果相反来实现中点电位的平衡。同时,通过将无差拍控制目标由参考值更改为测量值,消除了传统零矢量占空比控制中的磁链偏差项,便于工程实现。最后,通过实验验证了该控制策略的有效性     

基于Kriging模型的双十二相高速永磁发电机优化设计

由于具有供电品质高和容错性能好等优点,多相整流发电系统已逐步取代传统直流发电机供电系统和三相整流发电机供电系统.针对双十二相高速永磁发电机(high-speed permanent magnet rectified generator,HSPMRG)进行优化设计,通过样本点采集(design of experiment...     

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。     

轴向永磁电机及其研究发展综述

近年来,轴向永磁电机因其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点获得研究人员越来越多的关注,已有大量文献对多种结构的轴向永磁电机在不同领域的应用进行了深入研究。该文介绍了轴向永磁电机的一般定转子结构以及若干特殊结构,对比了轴向永磁电机和传统径向永磁电机的性能和特征,分析了轴向永磁电机的设计分析方法,讨论了轴向永磁电机在不同领域的研究和应用,最后总结展望了轴向永磁电机及其相关技术研究的主要发展方向。     

一种新型横向磁通永磁电机的建模与参数优化

针对聚磁式组合定子横向磁通永磁电机优化设计这一复杂非线性规划问题,首先分析了电机主要结构参数与力能指标的关系,确定了优化目标和优化变量,并在此基础上提出一种磁场分析和插值计算相结合的特种电机优化建模方法.从而克服了等效磁路优化模型计算精度低和三维磁场模型计算效率低的不足.同时将随机智能优化方法粒子群算法及其改进算法引人电机参数的优化过程,避免了传统优化方法对优化变量初始点的强依赖性.通过对不同优化结果的对比、分析,表明在满足样机输出转矩要求的前提下可以实现转子磁钢用量和电机整体体积最小的尺寸优化目标,充分证明了优化设计的正确性和工程实用价值.     

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。     

差异进化算法在永磁同步电机优化设计中的应用

在介绍差异进化算法(DE)的原理和流程之后，针对永磁同步电机设计的特点，对差异进化算法作了改进，并对一台永磁同步电机进行了综合的优化设计。最后采用有限元分析软件对优化结果进行了验证。     

混合励磁永磁同步发电机的特性分析

当常规的永磁发电机在负载运行时,由于定子电阻、电枢反应的作用,发电机的输出电压随着负载的变化而变化。而混合励磁永磁同步发电机集成了电励磁和永磁两类电机的优点,使得发电机的输出电压可以得到有效的调节。该文从混合励磁永磁同步发电机的电阻、电抗参数入手,分析了各参数对发电机外特性的影响。实验结果验证了分析方法正确有效。     

轴向磁通切换永磁电机双矢量合成模型预测磁链控制

为了减少轴向磁场磁通切换永磁电机(axial field flux-switching permanent magnet machine,AFFSPMM)的转矩和定子磁链脉动,提出一种磁链矢量跟踪误差最小化的双矢量合成模型预测磁链控制(two-vector synthetic model predictive flux control,TVS-MPFC)方法。首先,为了消除传统模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)价值函数中的加权因子,推导TVS-MPFC的等效价值函数;然后,根据无差拍控制估算参考电压矢量;接着,在一个控制周期内,采用双电压矢量的控制方法来提高控制系统的稳定性,其中第一个电压矢量直接选定为有效矢量,而第二个电压矢量在有效矢量和零矢量之间进行选择;最后,根据磁链矢量跟踪误差最小化原理,确定所选电压矢量的占空比。通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。结果表明,与传统MPTC和DB-MPFC相比,所提TVS-MPFC改善了AFFSPMM控制系统稳态性能,特别是在低速和超低速运行的工况下效果更明显。     

新型机械变漏磁永磁电机设计与电磁特性分析

提出了一种新型机械变漏磁永磁(MVLF-PM)电机,该电机采用一个附加在转子侧的机械装置,能根据速度改变永磁体磁化方向相对d轴的角度,实现漏磁通的自动调节,有效拓宽了电机的调速范围。首先分析了该电机的工作原理并构建了数学模型,运用系统动力学方法探究了弹簧形变长度、永磁体旋转角度与转速的关系;然后运用有限元方法对该电机和传统三角型永磁(D-PM)电机的弱磁调速特性及机械强度进行了对比分析;最后,通过对一台1 kW样机的弱磁性能进行测试,验证了MVLF-PM电机设计理论与有限元分析结果的有效性与准确性。