电动汽车用永磁电机弱磁调速能力

针对电动汽车驱动系统对永磁电机恒功率调速范围的较高要求,研究了内置V型磁路结构参数对永磁电机弱磁调速能力的影响。采用有限元仿真的方法分析相邻磁极间距和磁极中心植入深度与直轴电感、交轴电感、凸极率、气隙磁密和永磁磁链之间的关系,并由此得到永磁转矩和磁阻转矩的变化规律。结合电机控制器最大逆变电压和输出电流,总结出永磁电机反电势和转子结构参数与弱磁调速范围的关系。样机实验结果表明,通过调整转子磁路结构进而优化电机反电势和凸极率的方法能够有效拓宽永磁电机弱磁调速范围。电动汽车用永磁电机应适当增加转子相邻磁极间距并降低永磁体埋置深度,降低电机反电势的同时增加磁阻转矩,提高恒功率调速阶段带载能力。     

转子斜极对永磁开关磁链电机性能影响的研究

永磁开关磁链电机兼具开关磁阻电机和永磁无刷电机的优点，结构简单、转矩和能量密度大、效率高，而且具有良好的弱磁能力。但是这种电机的齿槽定位转矩或不对称径向力一般也比较高。分析了转子斜极对其不对称径向力、齿槽定位转矩和反电势等性能的影响，并用两种不同结构的电机进行对比研究。研究表明，采用合适角度的转子斜极可以使电机各项性能得到明显改善。     

不同极槽配合电动汽车永磁同步电机弱磁性能及抗饱和能力研究

电动汽车永磁同步电动机需要宽的调速范围,但在高速弱磁时,铁心的饱和带来了较大的反电势失真和转矩波动,影响电机的运行性能。本文比较分析不同极槽配合的内置永磁同步电机高速弱磁工况的反电动势、电磁转矩和转矩波动情况。仿真分析表明,在高速弱磁条件下与分数槽电机相比,整数槽永磁同步电动机具有较高的反电势失真率和转矩波动;其中36槽8极电机弱磁能力最好,18槽8极电机转矩波动最小。     

电动汽车用调速永磁同步电动机分析与设计

根据电动汽车驱动用调速永磁同步电动机的技术要求确定电机的主要尺寸,对内置式转子结构、永磁体尺寸、转子偏心距进行了设计,并根据电动汽车的运行工况确定了电机绕组的连接方式及匝数。建立了电机的二维有限元模型,计算了电机在空载情况下的漏磁系数、反电势及额定输出转矩。最后制作样机进行相关性能的测试,测试结果符合电动汽车设计的技术要求。该文为电动汽车用调速永磁同步电动机的设计提供了相关方法,具有一定的参考意义。     

转子结构参数对新型反凸极永磁同步电机性能影响的研究

永磁同步电机性能优良,但无法调节永磁体励磁,导致调速范围小。利用磁桥增大d轴电感以及利用W型永磁体减小q轴电感,提出一种新型的反凸极永磁同步电机（NSPMSM）转子结构。通过理论分析NSPMSM的转矩和弱磁调速的特点,利用有限元方法验证该电机具有反凸极性。研究转子结构参数对NSPMSM电磁转矩和调速性能的影响。有限元弱磁仿真分析结果与理论分析结果相符合,验证了其提高弱磁调速范围的有效性。     

新型永磁游标电机的设计与研究

针对传统直驱式电机,在低速大转矩输出时成本高且运行风险大的问题,提出一种直驱式低速大转矩永磁游标电机,与传统游标电机相比,结构上采用双定子中间转子形式。内外定子齿均具有磁通调制作用,转子磁极直接面向两侧气隙,磁钢得到了充分利用。文中介绍了该电机工作原理、设计方法,给出了详细的设计参数及结构、装配示意图。对影响电机性能较大的如内外定子齿周向宽度、径向高度及其配比等结构参数进行了优化设计。建立了电机二维模型,通过有限元法对其齿槽转矩、输出转矩、空载反电势、气隙磁密等性能进行了分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

车用永磁同步电机拓扑结构比较研究

电动汽车以其低噪声、清洁环保、高能量转换效率等优点逐渐成为汽车工业发展的重要方向。为满足汽车低速启动、高速超车及舒适性等要求,车用驱动电机需要具有低速大转矩、宽调速范围及低转矩脉动等特点。为了达到上述性能,首先简要介绍了永磁同步电机弱磁调速、启动转矩等原理,然后设计和仿真了3种不同转子结构的永磁同步电机,对其额定转矩、高速弱磁、转矩脉动等性能进行比较研究。最后,总结了不同转子拓扑的永磁同步电机各自的性能特点,为各种工况选择结构适合的电机提供了参考。     

轮毂式永磁无刷直流电动机设计浅析

以外转子永磁无刷直流电机为研究对象,分析了绕组设计、槽极数合理选择和磁钢优化等。并应用Maxwell2D软件,对轮毂式永磁无刷直流电机进行设计分析,给出了气隙磁密、反电势波形及电磁转矩图。有限元分析的结果不仅验证了电机设计的合理性,还为电机的优化设计提供了依据。     

转子Halbach多极环与表贴式对电机转矩分析比较

针对机器人关节轻量化、柔顺化的要求,研究了提高转矩密度的无框永磁力矩电机。首先设计了一台无框永磁同步电机,转子结构分别采用表贴式磁钢和Halbach结构,对表贴式磁钢的圆弧形状进行参数化仿真以减小电机齿槽转矩。其次建立了Halbach多极环的无槽定子解析模型,并用有限元验证了解析法的正确性。最后分别从转子磁轭厚度、气隙磁密、T-I曲线三方面比较两种转子结构的电机性能。样机实验结果证明与传统表贴式磁钢相比,采用Halbach结构多极环在额定0.5Nm时,转矩常数比表贴式大7.6%,在过载1.4Nm时,转矩常数比表贴式大21.6%。     

基于永磁极间偏移的磁齿轮电机齿槽转矩削弱研究

本文将一种“极间偏移”的设计理念融入至磁齿轮电机的转子永磁拓扑设计之中,形成一类极间偏移式永磁转子,旨在实现对磁齿轮电机齿槽转矩的有效削弱。为了充分挖掘磁齿轮电机的齿槽转矩特性,文章从永磁体不同极间偏移形式的角度出发,提出了两种拓扑结构。相关研究立足于“磁场调制”的研究视角,在分析电机磁动势和磁导特性的基础上,针对电机的齿槽转矩进行了推导。经过定性分析,确定和选取了极间偏移角作为削弱电机齿槽转矩的关键参数,并且对其进行优化设计。通过对极间偏移角的合理设计,改变了磁齿轮电机的永磁磁动势特性,很大程度上促进了电机齿槽转矩的削弱。基于有限元计算,仿真分析了电机的齿槽转矩特性、空载反电势、输出转矩等性能。理论分析与研究结果验证了永磁体极间偏移式磁齿轮电机对齿槽转矩削弱设计的有效性。     

辅助磁障永磁同步电动机的电磁分析与参数优化

辅助磁障永磁同步电动机既具有永磁同步电动机高功率密度、高效率、高功率因数等优势,又兼具同步磁阻电机的宽调速范围、无高温退磁等优点,在调速驱动领域具有广阔的应用前景。在优化辅助磁障永磁同步电动机磁障形状、周边磁桥形状、磁障层数和永磁体占比的基础上,将其与“一”字型和“V”字型内置式永磁同步电动机进行对比分析,借助二维有限元仿真软件对三种结构的负载转矩、转矩脉动、损耗及效率等运行性能进行全面对比。以减小齿槽转矩有效值、减小空载反电势谐波含量和提高负载转矩有效值为目标对辅助磁障永磁同步电动机进行转子结构优化,对辅助磁障永磁同步电机的推广应用具有一定的参考价值。     

Halbach阵列共轴磁齿轮电机的有限元分析

针对气隙磁密对于共轴磁齿轮电机功率密度、电机效率的影响,提出了Halbach阵列转子结构,从共轴磁齿轮电机的转子结构出发,对常规表贴式结构和Halbach结构进行分析。并对其进行有限元分析和对比,得出了两种不同的气隙磁密的波形和磁场云图,以及不同转子结构的电机的反电势、出力和空载铁耗的对比。分析结果表明:运用Halbach阵列转子结构的共轴磁齿轮电机,其气隙磁场中用于传递转矩的谐波含量明显增加,同时非有利次谐波含量降低,减小反电势THD值,增大电机出力、减小空载铁耗。Halbach阵列应用与于共轴磁齿轮电机具有广阔的前景。     

转子极弧对永磁双凸极电机性能的影响

介绍了一种新型12／8永磁双凸极电机的结构和工作原理，利用ANSYS软件中的二维电磁场建立电机本体模型，并进行有限元仿真计算，分析转子极弧变化对磁链、电感、反电势以及转矩等静态特性的影响，为电机设计和控制奠定基础。     

可变磁通永磁辅助同步磁阻电机设计与性能分析

以3层磁障转子的永磁辅助同步磁阻电机为例,提出一种铁氧体与铝镍钴混合永磁的可变磁通永磁辅助同步磁阻电机转子设计方法,使永磁辅助同步磁阻电机具备记忆电机弱磁区转矩高、损耗小和调速范围宽的优点。首先给出可变磁通永磁辅助同步磁阻电机的调磁方法;然后从永磁体工作点设计的角度分析电机调磁电流和过载能力对电机性能的影响;接着介绍了永磁体排布的确定和体积比优化设计方法;最后提出一种适用于该电机的转子设计方法。仿真结果表明,采用该文提出的转子设计方法能够使电机弱磁区损耗最多降低56%,电机弱磁区的转矩和调速范围显著提高。     

永磁同步电机转子磁钢拓扑结构与运行工况匹配性分析

基于永磁同步电机应用较广的"一"字型、"V"字型磁钢拓扑结构,在制造材料消耗量、供电方式、功率输出参数、机械与散热结构一致的前提下分别设计两台电机,通过对比分析两台电机额定点参数、永磁转矩与磁阻转矩占比、弱磁调速能力,总结出两种磁钢拓扑结构各自所适用的运行工况。     

内置式永磁同步电机不同转子拓扑结构对电机性能的影响分析

为了研究不同转子拓扑结构对8极48槽内置式永磁同步电机(IPMSM)的电磁性能和噪声性能的影响,分别建立了单层无隔磁桥、单层有隔磁桥、双层无隔磁桥以及双层有隔磁桥转子拓扑结构的内置式永磁同步电机的有限元模型。除转子拓扑结构以外,四种电机的定子拓扑结构、永磁体使用量等其它条件完全相同。首先,对电机电磁性能和噪声性能进行相关的理论分析。其次,建立四种电机的有限元模型,对四种电机的凸极率、输出转矩、转矩脉动以及空载反电势谐波畸变率等电磁性能进行比较分析,并对四种电机进行模态分析。最后,比较了四种电机的振动响应和噪声特性。结果表明,双层有隔磁桥转子结构的内置式永磁同步电机电磁性能最好,并且其噪声削弱效果也最好。     

用于弱磁扩速运行的三相6/5极永磁开关磁链电机的分析与优化设计

介绍了三相6/5极永磁开关磁链电机的结构特点和运行原理,并在弱磁扩速原理的基础上说明了直轴电感在电机弱磁扩速中的作用,通过有限元分析研究了不同转子齿高、齿宽对电机直轴电感和弱磁能力等性能的影响。结果表明,该电机的磁链和反电势波形接近正弦,适用于永磁无刷交流电动机的控制方式;电机可通过定转子齿宽搭配来设计相对较大的直轴电感。在上述分析的基础上,对一台电机进行了优化设计,制作了样机,并进行了实验验证。     

电动汽车用内置式永磁同步电动机转子结构优化

永磁同步电动机具有功率密度高、调速性能好的特点,成为电动汽车用电机的一个很好的选择。设计的电动汽车用内置式永磁同步电动机采用6极36槽双层绕组结构。利用有限元法分别对"一"型、"V"型、"V一"型结构的性能进行分析,通过比较,选择最适合于电动汽车用的电机转子结构进行优化。同时将采用定子斜槽技术降低电机的空载反电势谐波含量和电机的齿槽转矩。     

弱磁调速用永磁同步电机设计分析

在分析电机参数对弱磁调速性能影响的基础上,讨论了两种转子结构形式的内置式永磁同步电机设计。采用磁场有限元分析方法计算转子永磁体分段与不分段两种结构形式电机的电感参数,并基于理论公式计算比较它们的弱磁扩速性能。分析磁路饱和引起的电感参数非线性,讨论分段式永磁体结构中铁桥的存在对磁路饱和以及电机参数的影响。计算结果表明,电感参数非线性主要存在于电机的恒转矩运行区域,对弱磁调速性能的影响较小,分段式永磁体结构更适合弱磁调速。     

车用内置式永磁驱动电机反电势谐波削弱方法

内置式永磁驱动电机具有功率密度高、噪音小、调速范围广等优点,在新能源电动汽车领域中具有广泛的应用前景。针对内置式永磁驱动电机空载反电势谐波含量大而引起的齿槽转矩大和谐波损耗高等问题,本文提出了3种通过改变转子拓扑结构实现空载反电势谐波含量削弱的方法,并利用有限元电磁场计算软件,建立内置式永磁驱动电机的有限元模型,计算并分析不同转子拓扑结构对电机空载反电势谐波等性能的影响,进而对电机的拓扑结构进行优化。最后,制造了实验样机,试验测试了样机的空载性能,并与仿真结果对比,验证了有限元仿真的准确性和谐波削弱方法的可行性。