高转矩密度的聚磁Halbach少极差磁齿轮设计与优化

少极差磁齿轮具有无接触无磨损、转矩密度高、传动比高等优点,有望在工业应用领域替代现有机械减速箱,实现高可靠高寿命传动。在传统表贴式少极差磁齿轮结构的基础上,为提高转矩密度同时便于磁钢安装,提出聚磁Halbach少极差磁齿轮,通过有限元分析软件,采用双控制变量法分析了新型拓扑的各结构参数与输出转矩的关系,根据分析结果对初始设计方案进行了优化。结果表明,在总体积不变的条件下,优化后聚磁Halbach少极差磁齿轮静态扭矩较优化前提高了44%,可以达到875 N·m,静态转矩密度达310 kN·m/m^(3),相比表贴式结构,转矩密度提高了72%。

机热耦合下发电电动机磁极引线应力及寿命评估

抽水蓄能发电电动机转子磁极引线的安全可靠对其运行有重要影响,针对磁极引线弯角断裂的问题,提出了考虑机热耦合作用的磁极引线应力及疲劳寿命评估方法。首先,基于发电电动机转子实际结构,建立1/20转子整机的有限元模型;其次,分析了不同工况下的磁极引线的机械应力和机热耦合作用下的复合应力;最后,基于S-N曲线计算其疲劳寿命。结果表明,考虑机热耦合作用后的磁极引线的应力和疲劳寿命比不考虑热作用时有明显差别,其应力最高增加了81%,疲劳寿命显著下降,疲劳损伤增加了约50倍。

基于自适应网格及响应面模型的永磁电机多目标优化

针对优化方法中,传统有限元方法迭代计算时网格重构耗时的问题,提出了针对电机多目标优化问题的基于自适应网格的有限元方法。该方法采用双层网格对设计区域进行划分,改进了传统有限元方法的网格重构方法,即在结构几何变化较大的情况下,不需要对整体网格进行重构。针对两种永磁电机,为满足电机设计中控制温升及提高性能的要求,以转矩和温升为目标函数,对目标函数使用基于移动最小二乘法的改进响应面模型进行建模,采用多目标遗传算法对不同类型的电机结构进行优化,优化结果均表明,与原设计相比,使用该算法能明显降低电机温升,提高转矩密度,且能较大地降低优化过程计算量及计算时间。