变磁阻可控磁通永磁游标电机电磁性能分析

为了兼顾永磁电机低速、大转矩特性和恒功率区的运行范围,提出一种变磁阻可控磁通永磁游标(RVFCPMV)电机。以1台三相22/2对极RVFCPMV电机为例,介绍了RVFCPMV电机的拓扑结构。基于气隙磁通密度的调制,揭示了该电机具有低速、大转矩特性的实质,突破在电枢绕组中通入直轴去磁电流分量的传统弱磁方式,提出一种利用铁磁材料非线性导磁特性,通过调节励磁电流进而改变磁路磁阻方式实现永磁电机弱磁升速的方法。通过有限元方法对RVFCPMV电机进行了计算和分析,验证了该电机基速以下的低速、大转矩输出特性和基速以上的弱磁调速能力。     

新型轴向磁通调制式复合电机的设计与分析

提出了一种新型的低速轴向磁通调制式复合电机,该电机主要应用于电动汽车上。与传统的轴向磁通调制式复合电机相比,具有转矩密度大、结构简单等优点。介绍了该电机的工作原理,并通过有限元分析的方法对此电机与传统的轴向磁通调制式复合电机以及径向式磁通调制式复合电机的稳态运行特性进行了分析与比较。计算结果证明了新型轴向磁通调制式复合电设计合理,具有低速大转矩的性能,在电动汽车驱动领域具有一定的研究意义和应用价值。     

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。     

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。     

基于软磁复合材料的轴向磁通永磁电机设计与分析

软磁复合材料(SMC)具有低涡流损耗、各向同性、材料易加工等优点,同时也有高磁滞损耗、低磁导率、低机械强度等缺点。采用SMC材料设计了一款轴向磁通永磁同步电机,为弥补SMC材料磁导率低导致电机转矩密度低的缺点,提出了一种齿部扩张的定子结构提高电机的转矩密度;采用有限元方法对本文提出的结构进行了仿真计算,并与传统的硅钢片电机进行性能的综合比较。研究结果表明,SMC轴向磁通电机具较好的性能和较高的转矩密度。     

一种新型轴向磁通爪极电机的电磁性能分析

针对低成本家用电器电机驱动场合,提出了一种基于软磁复合材料和铁氧体永磁体的新型轴向磁通爪极电机(AFCPM),重点介绍了该电机的基本电磁结构及运行原理,使用有限元法对电机磁通密度分布、电磁参数和性能进行了分析和计算。与传统横向磁通电机(TFM)的性能参数进行对比,AFCPM能够在保证电机性能基本不降低的情形下较大地减小电机的制造及材料成本,同时能获得较高的转矩密度。     

磁极分段式高速轴向磁通永磁电机转子强度研究

为了满足机械强度要求,高速永磁电机通常采用径向磁通结构。随着非晶合金等新型超薄软磁材料的发展,高速高频轴向磁通永磁电机逐步引起关注。为此,针对一种适合于高速运行的磁极分段式轴向磁通永磁电机转子结构进行研究。建立了该转子结构强度解析计算模型,分别利用解析法和有限元法计算了不同极弧因数、转子轮缘宽度以及转子磁极分段数对转子机械强度的影响规律。同时研究了磁极分段式结构对轴向磁通永磁电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和转矩密度等电磁性能的影响。结果证明采用磁极分段式结构能有效提高转子强度,相关研究工作为高速轴向磁通永磁电机的设计提供参考。     

轴向磁场磁通切换永磁电机齿槽转矩分析

为了有效削弱轴向磁场磁通切换永磁电机的齿槽转矩,采用能量差分法,建立了该种电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中的电机结构参数,利用全场域三维有限元法.分析了一台三相12/10极轴向磁场磁通切换永磁电机在不同结构参数下的齿槽转矩,得到当定子齿宽、定子槽口宽与永磁体磁化厚度均占内径圆弧7.5°,转子齿宽占内径圆弧10.5°,且为准扇形齿时.该电机的齿槽转矩最小;在定子轭部铁心不饱和的情况下,齿槽转矩随定子厚度减小而减小,而受转子厚度的影响较小.综合考虑电机不同结构参数对齿槽转矩和感应电势的影响,得到了削弱轴向磁场磁通切换永磁电机齿槽转矩的有效方法,有效地改善了该电机的运行性能.     

轴向磁通永磁电机混合冷却结构设计与分析

针对轴向磁通永磁电机损耗大和散热困难的问题,提出了风冷结构和混合冷却结构,其中混合冷却结构由端盖风冷结构和定子水冷结构组成。建立了电机的三维模型,采用流固耦合法对电机进行仿真分析,通过对比两种冷却结构的冷却效果,选择了混合冷却结构作为电机的冷却系统。通过仿真分析了流速对电机温升的影响,并根据仿真结果确定了混合冷却结构最佳的入口风速以及水速,证明了混合冷却结构的有效性,为轴向磁通永磁电机的冷却系统设计提供了一定的参考。     

轴向磁通永磁电机空载气隙磁场建模分析

针对轴向磁通永磁电机有限元仿真较为耗时的问题,建立了轴向磁通永磁电机空载气隙磁场解析模型。提出通过建立虚拟等效直线电机模型用以计算气隙磁场端部效应修正函数,使得空载气隙磁场模型得以整体解析化。给出了气隙磁导函数相应的替代函数,并对此替代函数进行了傅里叶级数转换,使空载气隙磁场函数具有形式上统一的解析表达式,便于计算机编程实现。对空载气隙磁密、空载反电动势和齿槽转矩进行了解析计算,与有限元计算结果对比,验证了该文所建立的空载气隙磁场模型的正确性和可行性,可以作为轴向磁通永磁电机设计人员参考使用。     

轴向磁通永磁电机转矩特性分析和优化

近年来汽车行业进入了电动化时代,轴向磁通永磁电机在功率密度和转矩密度方面的表现更好,受到各大汽车厂商的认可。针对轴向磁通永磁电机的电机特性,本文提出了一种降低转矩波动的优化设计方法,分析了电机结构参数对其转矩和转矩波动的影响,根据各参数对转矩和转矩波动影响显著性的不同,提取其中较为敏感的结构参数变量,基于DOE算法,结合modeFRONTIER软件进行优化分析。结果表明,所提出的优化设计方法可有效提升电机输出转矩且降低转矩脉动。     

应用新型Halbach阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机性能分析

本文针对定子为印刷线路板（printed circuit board,PCB）结构的轴向磁通永磁电机的特点,将一种新型的Halbach永磁体阵列应用于该永磁电机中,并对其性能参数进行分析。通过与传统Halbach永磁体阵列的无铁心轴向磁通永磁电机相比可知:应用新型Halbach永磁体阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机在相同尺寸及同等永磁体用量条件下,具有更高的气隙磁密及每极磁通,可获得更高的空载反电势,同时有效地降低了漏磁,使得气隙磁密更接近正弦波,电机的整体性能得到了提升。有限元分析结果和样机的对比试验证明了应用新型Halbach永磁体阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机的合理性和有效性。为PCB定子轴向磁通永磁电机的设计提供一定的参考。     

轴向永磁电机性能分析

轴向永磁电机凭借其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点备受科研人员青睐,不同领域中都有对其进行深入研究。现针对轴向永磁电机和传统径向永磁电机的性能进行对比分析,并对其发展方向进行了展望。     

基于联合仿真的表贴式永磁游标电机性能分析

表贴式永磁游标电机内部电磁参数复杂多变,MATLAB/Simulink不能精确反映不同运行工况下电机的实际电磁性能。将交叉耦合理论应用于表贴式永磁游标电机的磁链、电感和转矩模型的研究中,分析计算了交叉耦合对表贴式永磁游标电机磁链、电感和转矩的影响。基于ANSYS Maxwell、Simplorer及MATLAB/Simulink软件建立了场路联合仿真的电机驱动控制系统模型,测试了电机的驱动性能,并与MATLAB/Simulink定参数仿真结果进行了对比。理论分析和仿真结果表明,因电机内部电磁状态的实时变化,采用联合仿真分析方法的计算结果具有更高的准确性。     

轴向磁通轮毂电机电磁力波灵敏度分析和优化

对于轴向磁通电机,轴向电磁力波是其主要的噪声源。以轴向磁通轮毂电机为研究对象,建立有限元参数化模型,应用该模型,采用永磁体厚度、气隙长度、永磁体倒角长度、槽口宽度、定子齿开孔半径5个结构参数设计正交试验,并进行轴向电磁力波的结构参数灵敏度分析。基于正交试验的结果,通过BP神经网络分别建立了5个结构参数与主要轴向电磁力波幅值和平均转矩之间的数学模型,进而以降低主要轴向电磁力波幅值和提高平均转矩为优化目标,采用多目标遗传算法对电机的结构参数进行优化。有限元计算结果显示,优化后的结构参数组合不仅可以有效降低电机的电磁噪声,而且改善了电机的输出性能。     

偏心状态下的轴向磁通永磁电机受力分析

为了研究偏心对轴向磁通永磁电机受力影响,该文建立了理想状态下轴向磁通永磁电机的气隙磁场解析计算模型,并通过引入气隙磁导函数计及了开槽对气隙磁场的影响;通过对轴向磁通永磁电机偏心状态的分析,建立了偏心状态下气隙磁场解析计算模型,并通过有限元法验证了解析计算模型的准确性。在此基础上,构建了偏心状态下轴向磁通永磁电机不平衡磁拉力受力计算模型,对不平衡磁拉力进行了计算分析。无论是静态偏心还是动态偏心,随着偏心率的增加,不平衡磁拉力幅值逐渐增加。静态偏心下,不平衡磁拉力不随时间发生变化;动态偏心下,不平衡磁拉力呈周期性变化。     

新型定子分区式磁通切换电机的电磁性能分析

提出了一种永磁体与电枢绕组分离的新型定子分区式磁通切换永磁电机。该电机包含两个定子,即带有电枢绕组的内分区定子和带有永磁体的外分区定子。基于有限元分析法分析了电机的性能,并与体积相同的传统磁通切换电机相比,该电机的电磁转矩提高了33%。结果表明该电机采用的定子分区结构,解决了传统磁通切换电机永磁体和电枢绕组用量的冲突,使得转矩密度得到大幅度提升。     

基于效率及温升的轴向磁通永磁电机优化设计

从定子无铁心轴向磁通永磁电机高效率低温升的优化设计目标出发,对拟设计电机进行单变量参数化分析和多维优化设计。通过建立无铁心轴向磁通永磁电机的参数化等效磁网络模型和集总参数等效热网络模型,并使用MATLAB编程计算各组参数下电机的各部分损耗、电机效率及各部分温升变化,实现电机的参数分析和性能计算。文中综合考虑电机效率和温升最优区域在多维设计空间的分布,寻找满足约束条件的最优设计值,并根据优化设计的电机参数设计一台无铁心轴向磁通永磁电机,实测典型工况下电机的性能,与仿真的电机效率和温升结果进行对比,验证了优化设计方法的可行性和有效性。     

轴向磁通永磁电机系统及关键技术前沿发展综述

轴向磁通永磁电机具有轴向长度短、结构紧凑、磁通路径短、功率/转矩密度高、效率高等特点,在电动汽车、机床设备、航空航天、新能源发电、飞轮储能等领域具有广阔的应用前景。该文主要剖析轴向磁通永磁电机的基本结构与特征,以实现该类电机的高效高功率密度、强可靠性、宽调速为主线,分析具有突出特色的轴向磁通永磁电机拓扑结构与特点。在此基础上,对轴向磁通永磁电机的设计与分析方法、定位力矩抑制技术、机械振动与噪音分析及抑制方法等方面展开分析综述。探究轴向磁通永磁电机控制技术发展现状,分析各控制方法的优缺点。总结轴向磁通永磁电机系统共性基础科学问题,探究提升轴向磁通永磁电机效率和功率密度的技术路径。最后,展望轴向磁通永磁电机结构及控制技术的发展趋势与应用前景。