采用软磁复合材料设计高速爪极式永磁电机

软磁复合材料适合用于制造结构复杂的小型永磁电机。在三维有限元分析的基础上,进行了以软磁复合材料为定子铁心的三相爪极式永磁电机的优化设计以及参数计算和性能分析;得到的结果对该种材料的应用具有一定参考价值。     

采用软磁复合材料设计高速爪极式永磁电机

软磁复合材料适合用于制造结构复杂的小型永磁电机。在三维有限元分析的基础上，进行了以软磁复合材料为定子铁心的三相爪极式永磁电机的优化设计以及参数计算和性能分析；得到的结果对该种材料的应用具有一定参考价值。     

新型盘式横向磁通永磁风力发电机参数设计研究

横向磁通永磁发电机具有高功率、转矩密度、低速性能、电磁负荷独立设置的特点，适用于小型直驱风力发电应用。本文提出一种新型盘式横向磁通永磁发电机，该电机定子铁心采用软磁复合材料与叠片硅钢材料制成，能够降低低频损耗，减小漏磁及转矩脉动，而且电机还具有低的轴向长度，能够提高其空间利用率，使其适用于小型风力发电系统。本文首先详细介绍了该种发电机的结构，并对其进行了电磁设计；然后，对部分重要结构参数进行优化，进一步减少该电机的漏磁，提高电机运行效率；最后，利用三维电磁场有限元方法对优化后的电机进行空载与负载下的仿真运算，进一步验证了电机性能的优越性。     

磁极组合型轴向磁场无铁心永磁电机的设计与分析

在现有Halbach阵列永磁电机的基础上,提出了一种磁极组合式的Halbach永磁阵列轴向磁场无铁心电机,阐述了该电机的结构与优点,分析了该电机的电磁转矩。借助三维有限元分析方法,优化设计了组成转子磁极的Halbach永磁材料、软磁材料尺寸。在综合考虑单位体积永磁体所产生电磁转矩和气隙磁密正弦性的基础上,确定了电机转子磁极上轴向磁化、切向磁化永磁体以及软磁材料的极弧系数。与传统Halbach结构轴向磁场无铁心永磁电机相比,优化后的磁极组合型轴向磁场无铁心永磁电机,在保证气隙磁密大小一定的基础上,减少了永磁体用量,降低电机造价,从而提高了电机性价比。样机实验和有限元分析结果验证了所设计电机的正确性和有效性。     

采用三维有限元设计高速爪极式永磁电机

设计并制造了一台以采用软磁复合材料的爪极式永磁电机,结构复杂,通过三维有限元分析,对该电机的磁通、磁链、电感、转矩和铁耗等参数的计算提出了解决方法,通过与样机实验结果相比较,证明了所用方法的正确性,得到的结论对软磁复合材料的应用及爪极式电机的设计与分析都具有一定参考价值。     

软磁复合材料与硅钢片材料的永磁电机性能差异研究

软磁复合材料是由表面带有绝缘的金属粉末颗粒压制而成,具有涡流损耗小、各向同性的特点,近年来得到了一定的应用,但其磁滞损耗大,磁导率低,所以其适用场合及与硅钢片性能的具体差异还需要进一步的深入研究。该文首先利用环形试样法测试软磁复合材料的磁特性,得到其空载磁化曲线和不同频率下的损耗数据。然后,为对比分析软磁复合材料和硅钢片材料在电机应用中的差异,分别使用软磁复合材料和硅钢片设计两台永磁同步电机,分析计算两种材料电机的磁场、铁耗以及铁耗在不同频率下的变化规律。最终通过样机测试掌握了两种材料在永磁电机中应用的差异,验证了计算的准确性,总结了软磁复合材料的应用范围。     

无铁心与软磁复合材料永磁电机研究综述

近年来,无铁心电机和软磁复合材料永磁电机受到了越来越多研究人员的关注,提升了电机在体积、重量以及转矩密度、功率因数甚至成本等方面的优势,并已有大量文献对两种类型永磁电机的设计和应用进行了深入研究。本文对国内外无铁心电机和软磁复合材料电机研究现状进行了总结和归纳,介绍了无铁心电机的主要类型,绕组以及永磁体的排布方式,分析了永磁体排布和尺寸对电机气隙磁密的影响,介绍了软磁复合材料的基本磁性能,应用的主要磁路结构类型和必要的铁损分析,最后总结展望了两种类型电机的相关技术研究发展方向。     

高速无轴承永磁电机设计与分析

高速电机具有高功率密度、能够减小设备体积与重量,可以直接驱动负载、提高传动效率,在航空航天、新能源、精密制造等领域具有广阔的应用前景。将无轴承永磁电机应用于高速驱动系统,在推导无轴承永磁电机数学模型基础上,提出了高速无轴承永磁电机设计方法。通过对一台额定功率2 300 W、额定转速8 000 r/min、调速范围0~60 000 r/min的高速无轴承永磁电机进行电磁和机械一体化设计,并采用有限元法对样机的电磁性能和动力学性能进行优化。仿真试验结果验证了所采用的设计方法的正确性。     

基于NEDC路谱的对称与非对称型永磁同步电机优化设计

用于电动汽车的永磁同步电机不仅需要考虑额定工况的性能,还需要考虑整个路谱下的综合效率。基于此,介绍了一种基于新标欧洲循环测试(NEDC)路谱的非对称V型内嵌式永磁同步电机优化设计方法。将上述非对称电机中永磁体上下两部分的几何参数分别作为独立参数进行参数化建模,然后以NEDC效率和转矩成本比为优化目标,采用遗传算法分别对对称和非对称V型永磁同步电机进行多目标优化。最后,选取帕累托前沿上的最佳设计点进行电磁性能仿真比较。仿真结果表明,与对称结构相比,非对称转子结构由于磁场偏移效应而表现出更强的转矩性能。因此,非对称V型永磁同步电机具有更加优异的电磁性能和更低的制造成本,在电动汽车领域具有广阔的应用前景。     

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。     

聚磁式横向磁通永磁盘式风力发电机设计与分析

横向磁通永磁电机电负荷和磁负荷相互解耦,设计灵活,且相比于传统的径向和轴向磁场永磁电机具有较高的功率密度,因此在低速风力发电领域具有良好的应用前景。该文基于横向磁通电机的原理与盘式电机的特点,提出一种新型聚磁式横向磁通盘式永磁发电机,其定子铁心沿径向形成交错的内外齿,且永磁体嵌入转子铁心中,有效提高了横向磁通电机的空间利用率和气隙磁密。为满足电机磁路的需要,定子铁心采用软磁复合材料构成。文中介绍了这种电机的结构和原理,给出了电磁设计方法,并采用三维有限元法对电机进行了分析计算。根据理论计算,研制了实验样机,并进行了试验研究,验证了理论分析的正确性。     

高速永磁电机综合设计与分析

高速非晶合金永磁电机设计受电磁、机械、温升的制约,因此高速非晶合金永磁电机的设计是一个多物理场综合设计的过程。针对高速非晶合金永磁电机设计受多物理场制约的问题,基于多物理场的分析方法,分析了非晶合金材料对高速永磁电机电磁性能的影响;研究了内置式永磁转子在高速运行状态下的应力分布,并分析了轴承支撑刚度对转子系统临界转速的影响;针对高速非晶合金永磁电机损耗分布特点研究了其温度场的分布。基于提出的多物理场综合设计方法,设计并制造了一台额定功率15 k W、最高转速30 000 r/min的高速内置式非晶合金永磁电机,并对样机进行了试验,验证了仿真分析与设计方法的可行性,为高速非晶合金永磁电机的设计提供参考。     

牵引电机轴向空冷通风冷却温度场分析

重型装备尤其是采矿、农业、施工和材料处理行业使用的机器，其复杂性正在迅速提升，永磁材料和电机制造技术的进步，永磁无刷直流电机的功率密度不断提高。这意味着电机的电磁负载不断增加，热负载急剧上升，电机的热设计变得越来越重要。本文以某大型矿用电动车轮牵引电机为例，基于流体力学以及传热学理论，结合电机通轴向风性能以及结构特点，建立了电机三维流动与传热耦合求解的有限元模型；并给出基本假设与相应的边界条件，通过计算电机内部的电磁场和温度场，采用有限体积法对三维流体场和温度场控制方程进行耦合，不需要假定模型之间的换热系数边界条件，能够获得更加精确的温升及冷却结果。在此基础上，分析了不同工况下的电机温度场。这种新的分析方法将有助于电机的散热优化设计，为更大功率的电机综合物理场的准确计算提供了理论依据。     

车用永磁同步机设计与磁热耦合分析

基于车用驱动电机的功率密度和调速性能的需求,研究分析30kW内置式永磁同步机(IPMSM)。从电磁设计方面,应用有限元方法(FEM)对气隙磁密优化,减少齿槽转矩来降低振动噪声进行分析,并比较有限元电磁计算与磁路计算的差异,通过实验测试的空载反电势来验证2种计算方式。从温度场设计方面,对IPMSM磁热耦合有限元分析,给出电机温度场分布图和温升曲线保证定子绝缘限制125K,额外热量需要冷却方式有效散出,为下一步冷却结构和流体的设计提供依据。     

异步起动永磁同步潜油电机的CAD设计

对四极异步起动永磁潜油电机进行了设计研究,利用Visual Basic语言开发了异步起动永磁同步潜油电机的计算机辅助设计软件.该异步起动永磁潜油电机的CAD设计系统软件有效地集电机电磁计算、性能计算、优化设计、图形输出和文件操作等于一体,能简单、友好、灵活地辅助电机设计者进行异步起动永磁潜油电机的设计与优化工作.     

新型同步磁阻永磁电机的结构与电磁参数关系分析

该文在简要介绍同步磁阻永磁电机的结构及工作原理的基础上，通过有限元技术分析了电机主要的结构参数，如永磁含有率、气隙、转子层数、饱和、永磁材料特性等对电机主要电磁参数电感和空载剩磁的影响，证明了气隙和永磁(绝缘)含有率是影响电机的最主要参数，气隙和永磁含有率对磁阻特性的影响要远远大于对转子永磁磁链的影响：永磁材料特性是转子剩磁的主要决定因素：饱和是SR-PM电机设计中必须考虑的内容。但转子叠片的层数对电机的平均性能基本没有影响，主要表现为齿槽效应。最后基于分析结果，设计和制造了一台高功率密度SR-PM样机。     

自起动永磁电机复合材料转子导条的优化

为了获得较好的电机起动性能和抗退磁能力,对自起动永磁电机的复合材料转子导条进行优化。利用时步有限元法分析得到复合材料导条尺寸和合金材料本身的电磁特性对电机起动和运行性能的影响。以复合材料导条的尺寸和材料的电磁特性为设计变量,以永磁电机的抗退磁能力为优化目标,同时以堵转转矩和堵转电流为约束条件进行优化。具体优化步骤为:先采用正交试验法进行试验条件设计,接着利用正交试验结果拟合出各项性能指标的二次响应面回归方程,并将其作为遗传算法的适应度函数,进行最优目标搜索。通过优化复合材料导条参数提高了永磁电机的抗退磁能力,取得了较高的堵转转矩和较低的堵转电流。     

不同铁心材料在圆筒形永磁同步直线电动机中的对比研究

以传统叠装硅钢片为初级铁心的圆筒形永磁同步直线电机存在诸多不足,因其结构复杂不易加工制造,且磁场在初级铁心轭部与硅钢片叠压方向垂直,造成涡流损耗较大。因此本文提出以一种新型的软磁复合材料(SMCs)替代传统叠装硅钢片初级铁心的圆筒形永磁同步直线电机。首先建立了基于传统叠装硅钢片和软磁复合材料两种初级铁心材料的圆筒形永磁同步直线电机的二维有限元仿真模型,对两种结构电机仿真所得到的气隙磁场和空载反电势进行对比,并对电机带额定负载的运行性能进行了分析。仿真分析结果表明,两种电机的气隙磁场和空载反电势以及电机的带负载能力基本一致,以SMCs作为铁心的新型电机性能没有降低,因此用SMCs代替硅钢片制造该电机的初级铁心是可行的。     

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永磁平面微电机的多学科设计方法,即利用多学科优化软件iSIGHT之有限元分析软件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.     

软磁复合材料横向磁通永磁电机的齿槽转矩优化设计研究

齿槽转矩是永磁电机的一个固有属性,它是引起永磁电机产生转矩脉动的主要原因之一。在降低永磁电机的齿槽转矩方面,最常见的办法有斜定子槽,凹定子齿,偏移转子磁极和匹配定转子极对数等。本文的主要工作是使用优化转子磁极尺寸,优化磁极偏移角度,和结合这两种方法使用微分进化的算法来减小软磁复合材料横向磁通永磁电机的齿槽转矩。本文使用三维有限元方法来计算电机的齿槽转矩和其他相关电磁参数,且通过实验可以验证计算方法的准确性。通过对上述几种优化结果的比较,表明了,使用转子磁极偏移一定的角度是最为有效的减小横向磁通永磁的电机的齿槽转矩的方法,和结合优化磁极尺寸的方法能够进一步优化电机的转矩性能。