Halbach永磁伺服电动机气隙磁场优化研究

构造了一个目标函数,按"望小"原则反映气隙磁场畸变率的大小。对Halbach永磁伺服电动机气隙磁场影响较大的五个参数分别采用田口(Taguchi)法、模式搜索(PS)法、遗传算法(GA)进行优化,仿真结果对比分析得出了三种优化方法的优劣。在该基础上提出了两种新型混合优化方法,即田口-PS和GA-PS混合优化,对比研究了五种优化方法,突显了新型优化的优越性和可行性。     

Halbach永磁伺服电机结构研究及优化设计

在分析Halbach电机结构及磁场特性的基础上,对三种Halbach结构永磁伺服电机性能进行了对比研究,并对极间隔断Halbach永磁伺服电机在气隙长度、磁体厚度、磁体块数、磁极配比对径向气隙磁场的影响进行研究,以找出结构尺寸对电机性能影响的一般规律。提出了两种新型Halbach电机改进结构,并对性能进行了仿真研究,最后确定了优化的Halbach电机结构。     

集磁环式光学电流互感器气隙磁场的研究

为保证气隙内磁场的均匀分布,只能将集磁环式光学电流互感器气隙尺寸做得很小,或者将集磁环的气隙端面尺寸做得很大。小尺寸气隙将无法安放光学传感器件;大尺寸气隙将使集磁环结构重量急剧增加。利用Ansoft有限元软件对集磁环式光学电流互感器气隙磁场进行仿真、分析,根据磁场分布规律找出解决上述矛盾的办法,并对新结构的灵敏度和抗干扰能力进行分析。检验其对光学电流互感器整体性能的影响。从而实现集磁环式光学电流互感器的结构优化。     

切向径向混合励磁同步发电机齿谐波抑制技术

切向径向混合励磁同步发电机是一种新型混合励磁电机,但由于它内部既有永磁体又有励磁绕组,气隙磁场分布非正弦,且因齿槽的存在,致使气隙磁场更加畸变,致使输出电压谐波含量较大。文章重点讨论了定子斜槽削弱输出电压谐波的方法,并建立多截面2D等效模型,利用有限元仿真软件对该方法进行了仿真试验,证明该方法可以将电机输出电压谐波畸变率降低到5％以内。     

混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机

混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机具有结构简单以及气隙磁场调节方便的优点.分析了该类电机的气隙磁场调节原理.基于电磁场有限元方法,介绍了齿磁通法计算电枢绕组空载电压波形的基本原理.应用该方法对一台混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机的空载电磁场结果进行了后处理,得到了电枢绕组空载电压波形以及空载特性曲线.计算结果与实验结果比较验证了计算方法的正确性以及表明了该电机具有较好的气隙磁场调节能力.     

圆柱型平板线圈永磁直流直线电动机

提出了一种圆柱型平板线圈永磁直流直线电动机的结构,对磁体、气隙、线圈等结构参数进行了优化设计,并加工出样机进行了性能测试与分析。驱动器尺寸控制在Φ6mm×10.5 mm下。矩形平板线圈的对边分别处于两个极性相反的气隙磁场之中,气隙磁场位于两块拱形截面永磁块之间,通过外筒、端盖导磁体的磁路闭合。在电磁有限元分析软件Maxwell 9.0中进行了优化设计,优化了气隙磁场。对加工出的样机测试了推力输出,结果表明该微小型永磁直线电动机平均推力可达0.6 N,适宜于应用在特殊受限空间环境中。     

永磁同步发电机比较与分析

齿谐波励磁的混合励磁发电机是一种新型的永磁同步发电机,该电机解决了普通永磁同步发电机气隙磁场难以调节的问题。从发电机运行效率、材料用量,以及气隙磁场调节能力等3方面与普通永磁同步发电机进行了详细比较与分析。以额定参数和主要结构尺寸相同的2台永磁同步发电机为例,进行了定量计算与分析。结果表明:齿谐波励磁的混合励磁发电机效率略有降低,但永磁材料的用量较少,且具有较宽范围的气隙磁场调节能力,可保持发电机端电压恒定。     

Halbach阵列双转子永磁电机磁场分析与转矩计算

双转子永磁电机是一种具有高转矩密度、高运行效率新型永磁电机,双层气隙结构也使电机内部磁场分布更加复杂、转矩波动更为严重。为进一步改善该电机气隙磁场分布,降低输出转矩脉动,内、外侧转子分别建立新型Halbach阵列磁体,使两部分转子同时获得理想的单边磁场。通过建立双转子电机二维有限元模型,计算和分析了电机内、外转子的径向气隙磁密、齿槽转矩、输出转矩脉动等特性,并与径向充磁双转子电机进行比较。结果表明,该方法可以有效优化气隙磁密,降低转矩脉动系数,提高电机运行稳定性。     

基于田口法的永磁发电机气隙磁通密度优化

为了减小气隙磁场中谐波含量过高对永磁发电机性能造成的不利影响,结合Taguchi方法和时步有限元法对内置"V"型转子磁路结构的永磁电机进行优化设计。首先,以永磁电机的4个结构参数为优化变量,2种电机特性为约束条件,对采用非均匀气隙结构的永磁电机的转子结构进行多目标多变量优化,得到了最优空载下非均匀气隙磁通密度波形时的转子结构;然后通过对比优化前后的气隙磁通密度谐波含量,验证Taguchi方法优化结果的优越性和正确性;最后,运用时步有限元方法计算得到了考虑定子斜槽的电动势波形,进一步验证了该文气隙磁通密度优化的有效性。     

混合励磁直线同步电机磁场的有限元分析

首先介绍了两种新型永磁电励混合励磁直线同步电机的结构与特点,然后运用ANSYS8.1软件包对两种型式的直线电机进行了气隙磁场的分析,给出磁场分布和电磁推力的分析结果,最后,与实物模型的试验结果进行了对照。     

环形永磁体夹置式混合励磁无刷爪极发电机的研究

为解决永磁发电机磁场调节困难和电励磁爪极发电机因存在电刷—滑环结构而导致的工作可靠性低的问题,提出了一种混合励磁无刷爪极发电机,由永磁体和励磁绕组共同产生气隙磁场,励磁绕组通过励磁支架固定在端盖,取消了电刷—滑环结构,且可以方便地通过调节励磁电流进行气隙磁场的调节。采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,确定了永磁体的合理尺寸。分析结果表明:采用新型混合励磁结构后,气隙平均磁密得到了较大提高,从而增大了电机的功率密度,改善了电机的低速发电性能;同时用较小的励磁电流即可产生较大的气隙磁密,降低了电机的励磁损耗。     

爪极发电机的气隙磁场与结构的优化

采用三维有限元方法对爪极发电机的磁场和结构进行了研究。基于ANSOFT软件对发电机空载和负载气隙磁场进行了计算仿真,反映了电枢反应对气隙磁场的影响,同时利用MATLAB软件对空载气隙磁密进行了谐波分析。通过对爪极发电机漏磁的分析和相关结构的优化,得出了电机结构尺寸与效率的关系曲线,论证了结构尺寸对爪极发电机效率的影响。最后通过基于正交试验原理的方法,优化出了电机结构尺寸的最优解。     

盘式异步磁力联轴器三维气隙磁场计算及试验研究

为研究盘式异步磁力联轴器气隙内磁场的空间分布,首次利用等效电流模型对联轴器的气隙磁场建立三维解析模型,推导出了气隙处任意场点的磁感应强度解析公式。针对一台18极的盘式异步磁力联轴器,采用Matlab编程求解得出了气隙磁场沿轴向、径向及周向的三维空间分布。同时采用试验测量装置对不同气隙厚度下的气隙磁场分布进行了三维磁场测量,测量结果与解析结果具有很好的一致性,都表明轴向磁场为气隙磁场的主要分量,并且轴向磁场的波形为近似正弦波,可传递稳定的转矩;随着气隙厚度的增大,气隙磁密幅值将会迅速降低。通过对三维气隙磁场的分析,为联轴器的转矩特性计算和结构优化提供了依据。     

新型混合励磁双凸极永磁电机磁场调节特性分析及实验研究

提出一种新型带导磁桥的混合励磁双凸极电机,介绍电机的结构特点和磁场调节原理。采用简化等效磁路模型对气隙磁通调节范围、电励磁绕组的励磁磁势和并联导磁桥磁阻三者之间的关系进行分析,用有限元法获得样机磁场分布和磁场调节特性,设计制造了实验样机。样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,并表明：通过改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了电机内气隙磁场灵活调节与控制,有效解决了双凸极永磁电机难以实现电机气隙磁场调节的不足,在电动汽车等需宽调速直接驱动的场合具有应用前景。     

模块组合永磁电机力矩波动分析

模块组合电机存在齿槽力矩和边端力波动影响电机性能的问题,本文针对模块组合永磁同步电机的力矩进行分析:对齿槽转矩的产生进行理论分析并采用不同程度不均匀气隙对齿槽转矩的优化;另对边端力利用Schwarz-Christoffel变换对电机边端气隙磁场进行求解,最后提出边端力的削弱方法。     

组合磁极结构的永磁电机解析法建模与分析

磁极结构直接影响永磁电机气隙磁场的分布。提出一种组合双层Halbach阵列结构。利用叠加原理,采用标量磁位法对该结构电机中的气隙磁场进行了解析计算。同时,对于有齿尖结构的定子槽,通过改进的卡特系数对气隙长度进行等效。为了比较,同时分析得到了单层Halbach结构气隙磁密的最优值。在此基础上,通过改变双层结构磁极上下层的厚度比、上下层中间磁极极弧系数以及边磁磁化角度等参数变量,分析优化电机的气隙磁密,并计算优化后的双层结构永磁电机的气隙磁密、感应电动势和电磁转矩。计算结果表明,在永磁用量相等的前提下,双层Halbach结构永磁电机的电磁性能优于单层结构。最后,通过有限元法验证了解析计算的正确性。     

某乘用车驱动电机加速噪声分析与优化

针对某混合动力乘用车起步加速阶段车内存在明显啸叫噪声问题，通过整车试验和台架试验分析确定啸叫声来源于驱动电机。采用有限元方法分析电机气隙磁场分布，通过傅里叶变换对径向电磁力波进行时空分解得到径向力阶次分布特征，适当调整气隙长度和定子槽开口宽度，有效降低电磁力波幅值。对电机壳体进行加强筋条设计，提高壳体局部模态。试验验证结果表明，优化后的车内驱动电机48阶次声压级峰值下降明显，起步加速啸叫声基本消除，有效提升加速声品质。     

新型混合励磁无刷爪极电机磁场调节特性的三维有限元分析

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难的问题,提出一种新型的混合励磁无刷爪极发电机,它采用无刷结构,励磁绕组通过励磁支架固定在端盖上,由永磁体和励磁绕组共同作用产生气隙磁场,永磁磁场与电励磁磁场为并联关系.文采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行分析,分析结果表明:新型混合励磁无刷爪极发电机具有功率密度高、高效、可靠性高、转速调节范围更宽等特点.     

切向磁钢混合励磁同步电机空载磁路计算及三维场分析

提出一种新结构切向磁钢混合励磁同步电机,分析其结构特点和运行原理。结合该新型电机径/轴向磁路特点,建立了空载等效磁路模型。通过求解非线性磁路方程,计算得到不同励磁磁势下径向与轴向磁路的磁通分布、主气隙磁密、空载感应电势。利用三维有限元法,研究了轴向磁路对径向磁路的影响,从而明晰主气隙磁场随励磁磁势的变化关系,与磁路法计算结果和理论分析是一致的,表明电机气隙磁密高、气隙磁场可调。所建立空载磁路模型及三维有限元分析方法为该新型电机的优化设计、性能分析以及负载特性进一步研究奠定了基础。     

新型混合励磁无刷爪极发电机的磁场调节特性分析及试验研究

针对电励磁爪极发电机效率低、永磁爪极发电机磁场调节困难等问题,提出一种新型的混合励磁无刷爪极发电机。介绍该电机的结构特点和磁场调节原理,采用三维有限元法对电机的空载磁场分布及磁场调节能力进行了分析,设计并制造了试验样机。样机试验结果验证了有限元分析的正确性,并表明在结构参数相同的情况下,与电励磁爪极发电机相比,新型混合励磁无刷爪极发电机具有气隙磁通密度高、功率密度高、低速输出性能好、励磁损耗低等特点。