一种外绕组结构的磁通切换永磁电机设计

研究了一种外绕组结构的磁通切换永磁电机,设计了一个三相12/10的外绕组型磁通切换永磁电机。推导了该电机的功率公式,并给出了其主要尺寸参数。最后使用有限元方法研究了其气隙磁密、感应电动势、转矩及损耗。有限元计算表明外绕组型磁通切换永磁电机的理论分析和数值计算结果相符合。     

成型绕组永磁电机优化设计

成型绕组电机净槽满率高,在电机的额定功率、冷却系统、定子内外径、定子槽面积不变的条件下,采用成型绕组时,电机铁心长度更短,转矩密度更高。将节距为1的传统上下双层成型绕组结构改为左右放置,降低了成型绕组的绕制难度,提高了生产效率。开口槽槽口宽度较大,会增加气隙磁密中的谐波含量,降低电机运行稳定性。采用Taguchi方法,以成型绕组电机的气隙长度、定子槽宽和槽深为优化变量,对齿槽转矩、输出转矩进行优化;并建立电机模型进行有限元仿真分析。最终,通过样机试验验证了扁铜线成型绕组电机方案设计的合理性。     

PCB定子无铁心盘式电机绕组结构设计与优化

为改善盘式定子无铁心电机空载反电动势波形的正弦性和降低反电动势的高次谐波,本文提出了一种PCB绕组盘串联叠加的定子结构,且叠加的定子绕组盘之间具有角度差。首先采用理论的方法得到了电机绕组的基波和谐波反电动势有效值的解析式,并建立了电机绕组结构的优化模型以确定叠加绕组盘间角度差的范围。通过三维有限元分析,确定了最佳角度差。最后对样机进行空载反电动势实验,可以发现实验结果与仿真结果基本吻合,证明了本文提出的定子结构对提高电机反电动势正弦性的有效性。     

高频供电条件下的PCB定子盘式永磁电机绕组优化设计

PCB定子盘式永磁无铁心电机的定子采用印制电路板(printed circuit board,PCB)结构,其电机的损耗主要来源于绕组上的交流附加铜耗和直流铜耗,因此定子绕组的设计直接影响电机整体性能。针对应用在较高频率且工况稳定的PCB电机,该文提出一种新型分布式绕组。首先建立反电势、直流铜耗、交流附加铜耗和电阻的解析表达式,分析PCB电机的空载特性。其次,以提高电机的效率为目的,提出在绕组有效导体部分加入绝缘材料。对新型绕组进行优化找到最合适的导体线宽,然后根据有限元理论对比分析新型分布式绕组和已有绕组负载特性。结果表明新型绕组不仅可以降低总铜耗,提高电机效率,有效降低定子稳定温升,并且新型结构也不会影响电机输出性能。最后制作一台16极600W样机进行验证,对PCB定子盘式永磁电机设计具有一定的参考价值。     

圆筒型永磁同步直线电机绕组分析

设计了圆筒型永磁同步直线电机的三种绕组模型,确定其极槽配合形式,分析了极槽配合原理及三种绕组模型各自特点.通过有限元仿真的方法得到气隙磁密及相关量,得出各绕组模型的优缺点.确定了模块化绕组模型为最佳方案.     

定子无铁心轴向磁通永磁电机的绕组损耗与效率研究

定子无铁心轴向磁通永磁电机没有定子铁心,具有输出转矩平稳、质量轻、装配简单等优势,但同时也存在绕组涡流损耗大的问题。基于利兹线绕组,对定子无铁心轴向磁通电机的绕组涡流损耗进行了分析,给出了绕组涡流损耗计算的解析公式与有限元结合的非均匀分层混合计算模型,并通过简化的全绕组三维有限元模型,验证了混合计算模型的正确性和有效性。研究了以电机效率最大化为目标的利兹线规格选型方法。由于利兹线的实际制造工艺的问题,对电机效率进行了计算和分析,并给出了利兹线选型相关的定性结论。     

轴向磁通无铁心永磁电机多层矩形扁线绕组涡流损耗解析计算及优化

轴向磁通无铁心永磁电机的定子为无铁心结构,采用扁线绕制的定子绕组盘,具有槽满率高、平整度好、加工简单等特点。但是相对于圆形导线,矩形扁线具有截面积较大、涡流损耗大的缺点,导致电机损耗偏高、效率偏低。该文根据轴向无铁心电机磁场的三维分布特性,针对矩形扁线涡流损耗分布不均匀的特点,推导了定子无铁心扁线绕组特有的涡流损耗快速计算方法。在此基础上,基于涡流损耗的产生机理并以绕组铜耗最小为优化目标,建立了扁线绕组最优参数的求解公式。采用三维有限元软件仿真及样机测试的方法,验证了涡流损耗解析计算方法的有效性和准确性。结果表明,该文提出的涡流损耗计算公式以及导线参数优化方法可以实现扁线绕组的低损耗及电机的高效率,所得结论可为轴向无铁心电机定子绕组的设计及优化提供理论依据。     

多层绕组盘式横向磁通永磁电机的设计优化

针对双层绕组盘式横向磁通永磁电机(DTFM)所存在的U型定子铁心内周向槽利用不充分、转矩密度和转矩品质较差等问题,本文提出了一种四层绕组DTFM。该电机在外径和槽满率不变的情况下,将U型定子铁心内齿径向向内移动一定距离并添加相应绕组匝数,充分利用了内周向槽,具有定子易加工、转矩密度和功率因数高等优点。首先,将该电机等效为盘式电机并推导功率尺寸方程;其次,对比分析了四层绕组DTFM与双层绕组DTFM的空间磁场强度分布、空载反电动势、转矩密度、转矩品质和功率因数等电磁特性,然后,利用响应面法与多目标粒子群算法相结合的优化策略,实现四层绕组DTFM的输出转矩和齿槽转矩优化;最后,基于多目标优化算法结果试制样机,并进行空载和负载实验分析,验证了所提样机的优越性和设计方法的可行性。     

无槽电机电枢绕组中的涡流损耗

无槽电机绕组的有效部分直接切割气隙磁场,在其中引起涡流损耗。为不使其损耗过大,导体截面的确定必须合理。文中导出了计算这一损耗的计算公式,为选择绕组导线提供依据。     

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。     

永磁电机气隙磁密的分析计算

本文介绍一种在某些工程上常作的假设条件下，利用磁场分析法，直接解算永磁电机空载、负载气隙磁密波形，空载电势波形，磁通量以及电磁力矩的方法；并同非线性有限元分析的结果，以及实验结果进行了比较。其计算精度高，而计算量仅相当于一般的磁路法，并且容易在计算机上实现。     

磁齿轮电机与集中绕组永磁电机的比较分析

当前低速大转矩传动系统存在机械振动、刚性摩擦等问题,根据调制型磁齿轮效应,磁场调制型永磁齿轮电机(FPGM)可用于低速大转矩直驱。通过分析FPGM与分数槽集中绕组永磁同步电机(FSCW-PMSM)的绕组磁动势各次谐波在电机中的作用,定性比较两者的异同。通过建立FPGM和FSCW-PMSM的有限元模型,分析了两者转矩特性、功率因数和参数特性的区别,验证了FPGM产生大转矩的能力,并为关键参数的分析设计提供了参考。搭建FPGM样机空载试验平台,并将试验数据与有限元分析结果进行对比,证明以FPGM提供低速大转矩方案的可行性。     

基于Magnet的永磁直流电动机漏磁仿真分析

在分析永磁直流电动机漏磁机理的基础上,利用有限元分析软件M agnet,建立实体有限元模型,确立边界条件并在不断变换的边界条件下进行有限元计算,得到了永磁电动机不同边界条件下的漏磁大小。计算结果与实验结果具有较高的吻合度,证明了有限元分析模型和理论计算方法的正确性。     

高速永磁屏蔽电机损耗分析与温升研究

损耗是影响电机效率和发热的重要因素,定子屏蔽护套作为高速永磁屏蔽电机损耗的主要来源,合理的设计是保证电机可靠安全运行的关键。本文基于有限元模型计算分析电机定子屏蔽护套的涡流损耗以及电机温升分布,并对屏蔽护套损耗敏感性因素进行研究;通过样机试验分离出定子屏蔽护套涡流损耗。试验与理论分析结果基本一致,验证本文所建立的高速永磁屏蔽电机有限元模型的正确性,对今后屏蔽电机的分析、设计具有理论指导意义。     

大功率永磁同步电机磁热耦合分析

本文以一台160kW永磁同步电机为研究对象,根据电机的结构参数在电磁仿真软件中建立了电机的有限元仿真模型,计算出电机在额定工况运行下的电磁场及铁耗和铜耗的分布情况。将三维模型导入到温度场仿真软件中并计算出各主要部分的体积,结合铁耗和铜耗的计算结果求出电机各主要部分的生热率,进而求出电机在额定工况下稳定运行后电机各部分的温度分布情况。在此基础上对电机进行温升实验,将两者结果进行对比,二者结果基本一致,证明磁热耦合仿真在分析电机内部温度场分布时准确性满足要求。     

无槽永磁直线同步电动机的稳态分析

建立无槽式永磁直线同步电动机分层解析模型,由于电机等效气隙较长、漏磁较大,采用磁化电流法等效永磁体电流密度,电枢电流按实际情况考虑。以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解。在此基础上求电机的电磁参数:气隙磁密、电磁推力、电感和电势等。进一步分析气隙长度对电机磁场的影响,用有限元法验证解析结果,两种方法所得结果吻合较好,表明该解析法行之有效。