基于磁场补偿的定子永磁型磁场调制电机转矩性能提升研究

在定子永磁型磁场调制(stator-permanent-magnet field modulated,S-FMPM)电机的设计基础上,引入磁场补偿设计,以期改善磁场调制效应,为实现电机转矩性能提升提供可能。基于气隙磁场调制理论,建立S-FMPM电机的调制函数,并展现磁场调制过程,确定主要气隙谐波参与电机转矩性能研究。研究过程中,采用转子分区设计形成双气隙电机,使气隙磁场获得一定的补偿效果。接着,探讨双气隙电机的磁势分配规律,并基于此验证磁势利用效果的改善和电机转矩性能的提升;进一步,为改善该电机的磁场补偿效果,定义了体现磁势利用效果的谐波因子和反映转矩补偿效果的转矩补偿因子,分别作为优化目标,并引入分层优化策略对电机进行优化。最后,为了验证电机设计和优化分析的有效性,对电机电磁性能进行评估与分析,制造样机并进行实验,验证电机及其优化设计的合理性和有效性。

车用内置式永磁同步电机转矩性能优化设计与研究

为优化电机的转矩性能,从增加电机输出转矩,减小转矩脉动,削弱齿槽转矩出发,对常规电机的转子进行二次设计,得到一种新型转子结构永磁同步电机(New rotor structure permanent magnet synchronous motor),通过在转子上设计磁障的方式对电机性能进行优化。在优化方面,先利用多参数敏感度分析方法,筛选对电机转矩性能影响较大的结构参数,再利用进化算法(Evolutionary Algorithms)进行优化目标之间的权衡选择,得到优化目标参数的最优解集合。通过有限元法分析对比优化后电机和常规电机的转矩性能,实验结果得到,优化后的输出转矩从83.7Nm提升到85.4Nm,转矩脉动从14.9%降低到6.5%,齿槽转矩从0.93mNm降低到0.72mNm,根据实验结果可验证,该电机的可行性以及优化方法的有效性。

高转矩性能多相组永磁电机及其关键技术综述

多相组永磁电机具有转矩密度高、转矩脉动小、容错能力强的优点,在航空航天、舰船推进等高转矩性能应用场合得到广泛的关注。首先,该文探讨多相组永磁电机的绕组拓扑特点,分析其转矩性能提升机理,归纳转矩性能最优的相移角设计规律。其次,总结了近年来国内外学者在多相组永磁电机领域已开展的工作,重点围绕槽极配比、拓扑结构、相组间联结方式等关键技术进行介绍。然后,基于电流谐波注入和永磁体谐波注削技术,进一步阐述了提高多相组永磁电机转矩性能的方法。针对多相组永磁电机高可靠设计技术,从短路电流抑制、相间独立性提高、绕组余度提升的层面进行了整理和归纳。最后,对高转矩性能多相组永磁电机进行总结与展望。

外转子开关磁阻电机的转矩性能优化

介绍一种具有新颖结构的外转子开关磁阻电机,该电机可直接驱动以消除传输损耗,且每个定子极有两个齿用以增强输出转矩。通过等效磁路法分析了每个定子极多齿拓扑的转矩性能,使用田口算法分析了定、转子尺寸对转矩性能的影响并进行了优化,利用有限元法分析计算转矩性能及电机损耗。结果表明相比于传统电机,改进的新型电机在不同电流密度、不同转速下均具有更好的转矩性能和更高的能量密度。此外,电机损耗亦有所降低。

基于模糊神经网络开关磁阻电动机高性能转矩控制

开关磁阻电动机由于其转矩是各相电流与转子位置角的高度非线性函数,传统控制方法难以对其达到有效的控制。应用模糊神经网络对开关磁阻电动机静态转矩特性逆模型进行离线学习,学习完成之后,在转矩分配函数的基础上,实时在线优化出期望转矩所需要的相电流波形,从而实现开关磁阻电动机的转矩线性、解耦、无脉动控制。计算机仿真结果证明了这种方法的有效性。

表面-内置混合式永磁同步电机性能与转子参数影响

为研究表面-内置混合式永磁同步电机表面磁极和内置磁极的作用,采用有限元方法建立该电机仿真模型,通过对其空载特性和负载特性的分析可知该电机的空载特性受表面磁极影响较大,而其负载特性受内置磁极影响较大。进一步以表面-内置混合式永磁同步电机的转矩性能为参考指标,对转子表面磁极、内置磁极以及隔磁桥三部分的参数进行分析。结果表明改变表面磁极参数对改善气隙磁场,减小转矩波动有着较好的效果,而改变内置磁极参数对转矩波动影响较小,但对转矩幅值影响较大。此外受表面磁极的影响,内置磁极两端隔磁桥1处的漏磁随其宽度变化较小,因此可适当放宽隔磁桥1处的宽度,以改善电机转子机械强度,提高电机整体性能。

整体双层盘式永磁涡流联轴器及其转矩特性分析

基于对传统单层盘式永磁体涡流联轴器的磁路分析,设计了一种整体双层盘式永磁体涡流联轴器。该联轴器将两个单层盘式永磁涡流联轴器的永磁体以N-S对应的方式安装到一块背铁的正反面上,减小了背铁磁阻在磁路中带来的损耗,提高了永磁体的磁能利用率,增大了转矩。通过等效磁路法建立该结构的数学模型,并与有限元法仿真模型相结合,综合分析了其转矩特性。搭建了该永磁涡流联轴器的样机,通过实验验证了上述分析的可靠性。结果表明:所建数学模型准确,并且该联轴器的转矩相对于传统永磁涡流联轴器转矩有较大提高。

刮板输送机变频驱动控制系统的应用研究

本文针对刮板输送机变频驱动控制系统,对其进行了电气模型、动力学研究,同时,通过刮板输送机变频驱动系统模拟试验研究发现,在变频控制系统下的刮板输送机转矩性能良好,有效避免了冲击造成的停止运动现象。

Halbach轴向永磁联轴器的转矩分析与优化

为了提升Halbach轴向永磁联轴器永磁体利用率,采用转矩谐波分析与粒子群优化算法对Halbach轴向永磁联轴器进行分析与优化。建立Halbach轴向永磁联轴器的3D有限元模型,推导气隙磁密与转矩的傅里叶级数表达式。在有限元分析和计算的基础上,对气隙谐波次数和端部效应进行分析,发现特定的谐波分量可以有效产生稳定的转矩。为了定量比较和提升转矩性能,对Halbach阵列关键参数进行参数分析,对比多种基于粒子群算法的优化方法,采用数学模型与优化算法相结合的设计优化方法对Halbach轴向永磁联轴器进行优化。在转矩相同的约束下,优化后的Halbach轴向永磁联轴器转矩密度提升7.56%。通过有限元仿真结果验证了转矩谐波分析与粒子群优化方法的有效性。

谐波起动异步电机的起动性能分析

根据谐波起动异步电机的特点,建立链式等效电路的计算模型,给出等效电路参数的计算方法。基于MATLAB软件GUI环境开发了三相谐波起动异步电机起动性能分析程序。实际算例表明,该程序计算结果准确,对于快速利用计算机进行谐波起动异步电机设计具有很强的实用性。

轮辐式游标永磁电机分析与多目标优化设计

为了削弱磁位波动效应对轮辐式游标永磁电机转矩性能的影响,首先研究磁位波动效应产生机理,基于等效磁路模型推导出空载气隙磁密的解析模型,分析其对气隙磁场调制效果的抑制作用,并利用有限元法验证了转子磁动势和气隙磁密解析模型的准确性。其次,提出了一种基于参数灵敏度分层的多目标优化设计方法,通过综合灵敏度分析法对设计变量空间进行分层降维,根据灵敏度层次选用针对性的优化设计方法,构建出具有高精度的电机性能代理模型。以此为基础,运用多目标遗传优化算法对电机转矩密度、齿槽转矩和转矩波动等进行综合优化设计。最终确定优选设计方案,并通过有限元法验算优化设计的有效性,结果显示,优化后齿槽转矩由28.5 mN·m降至10.3 mN·m,转矩波动由4.9%降至1.6%,平均转矩由0.68 N·m提升至0.83 N·m,电机的输出转矩性能与品质均得到有效提升。

单相无刷有槽有限转角电机的分析与优化

为了减小有限转角电机在宽转角范围内的转矩波动并保证高转矩输出要求,提出一种单相无刷有槽有限转角电机。针对该有限转角电机的矩角特性和齿槽转矩引起的转矩波动,分析极槽配合、定子斜槽以及变磁钢结构对电机转矩性能的影响。最后对该有限转角电机进行优化设计,将优化后的样机实验结果与仿真结果进行比较,验证了分析结果的正确性。

整体式双层永磁体涡流联轴器的设计与研究

基于对传统单层永磁体涡流联轴器的磁路分析,提出一种新型整体式双层永磁体涡流联轴器。将两层永磁体以N-S对应的形式贴装于中间背铁两侧,构成整体式结构;磁感线穿过中间背铁形成整体式磁路。通过二维层模型的矢量磁位法,建立了整体式双层永磁体涡流联轴器的改进数学模型并获得了其转矩解析解;为验证解析解,构建了该新型涡流联轴器的三维几何模型,采用有限元法仿真分析了其转矩性能。结果表明:所建数学模型较为准确、转矩性能相对较好。因此,该涡流联轴器具有实际应用意义,并对多盘涡流联轴器的转矩计算具有参考作用。

基于间接位置检测的汽车空调SRD驱动系统设计

针对汽车空调系统的设计要求,提出了一种新颖的间接位置检测方法,完成汽车空调压缩机驱动控制系统设计。该方案以单脉冲激励为基础,结合BP神经网络理论,实现转子位置间接检测。为验证方案的有效性与正确性,以一台三相12/8极开关磁阻电机(SRM)为控制样机,对不同转速下的转子位置信号进行实测。结果证明,新方案能够实现对转子位置信号的精确检测,并且能够获得良好的转矩性能。

基于6/8开关磁链永磁电机不同约束条件下的优化设计比较

比较研究了开关磁链永磁电机(SFPMM)在不同约束条件下的优化设计。以6/8 SFPMM为例,通过对电机参数的敏感度进行分析,将电机的参数进行逐一优化。比较了其在固定定子铜耗、固定电流、固定电流密度等不同约束条件下以及不同负载约束条件下的优化结果。通过对优化结果的转矩性能、永磁体体积、损耗和运行效率等进行评价和对比,得出该类电机优化设计中约束条件的选择方法。

磁极偏转永磁辅助同步磁阻电机优化设计

针对永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动大和转矩不足等问题,提出磁极偏转永磁辅助同步磁阻电机结构,并对电机结构进行多目标优化。为选取出电机最佳的结构参数,利用有限元法对电机进行仿真分析,结合二维等高线法,选出电机结构参数初始优化范围。利用Taguchi法建立初始参数优化正交表,结合所设计的8极48槽电机结构,对正交表中数据进行建模仿真,进而对电机结构参数进行优化调整。根据所提出的方案设计研制试验样机。结果表明:优化后的磁极偏转电机结构转矩提升8.1%,转矩脉动下降5.6%,验证了所提电机结构的合理性。

交流单相感应电动机非对称空间矢量变频调速的研究

单相感应电动机在世界范围内低功率设备上得到了广泛的应用。在某些场所,它还需要进行调速,传统的调速方式一般由机械传动或者通过控制其辅助绕组串联的电容器实现。上述两种方式均有很大的缺点,单相电机的转矩性能不好。提出一种新的控制理论,即非对称空间矢量变频调速理论[1]。其主绕组和辅助绕组采用三相逆变器控制。基于该理论,单相感应电动机在进行变频调速的同时,其转矩波动可降至最小,而其输出的转矩却达到最大。该理论在AalborgUniversity实验室的电机系统已经得到了证实。

用于电动自行车的开关磁阻电机设计与优化

电动自行车新国标的出台使得电动机的设计更加规范化,据此提出一种新型外转子开关磁阻电机(SRM)结构。首先,给出初始模型,推导该结构的平均输出转矩优势;其次,分析单变量变化,确定优化参数,并建立响应面优化模型;然后,采用改进的多目标鱼群算法寻优得到Pareto解集,有限元分析优化后的电机性能;最后,通过算法改进前后的实验对比,得到优化后的电机模型。

双馈交替极磁通反向电机极槽配合研究

研究了定转子极槽配合对双馈交替极磁通反向电机(DF-CPFRM)优化过程和电磁性能的影响。DF-CPFRM的定子和转子槽中放置有两组电枢绕组,采用有限元(FE)方法对5个具有不同定子和转子极槽配合的DF-CPFRM以及一个传统CPFRM进行了优化,优化目标是获得最大的转矩。结果表明,转子极数较多的DF-CPFRM往往具有较大的裂比最优值和较小的转子槽开口最优值。对优化后的CPFRM和5个DF-CPFRM的电磁性能进行了分析和比较,包括反电动势、转矩性能、损耗和效率,发现具有相似定子和转子极数的DF-CPFRM,即具有11个转子极和12个定子极的DF-CPFRM具有最高的平均转矩和效率。最后,制造了一台样机,通过实验验证了有限元分析结果的正确性。

Preparation and properties of biodegradable bamboo powder/polycaprolactone composites

The bamboo powder/polycaprolactone composites （BPPC） were prepared by torque-rheometer to investigate the effects of recipes and processing conditions on the theological properties of BPPC. The morphological behavior and mechanical properties of BPPC were also studied. Results showed that the optimum recipe for composite materials is composed of 70% of polycaprolactone, 30% of bamboo powder according to volume, 1.6 % of aluminate coupling agent, 1.2% of stearic acid, and 2% of paraffin to bamboo powder according to mass ratio The optimum processing condition parameters were determined as the rotational speed at 50 r-min^-1 and the temperature at 100℃ for BPPC. The BPPC （containing 30 copies bamboo powder） possessed eminent interfacial compatibility and mechanical properties of BPPC.