基于三维磁网络法E型铁心横向磁场电机的设计与研究

该文首先在分析了横向磁场电机(TFM)其他几种结构的基础上,提出一种新型的TFM,其特点在于结构相对简单,从而可降低成本。然后,提出了TFM主要尺寸确定方法,并对三维等效磁网络法的基本原理做了简单阐述,运用该方法对一台TFM样机的电磁场进行了分析,对影响电机电磁转矩的几个主要参数进行了初步研究,提出了2相TFM减少自定位转矩影响的方法。

电流域标量处理法在横向磁场电机三维磁场分析中的应用

横向磁场电机具有电磁解耦、设计灵活、输出力密度大等优点,引起广泛关注。但是该种电机磁路复杂,需采用三维场分析。在三维有限元磁场中如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,可以比采用矢量磁位大大提高计算速度。本文首先对任意形状的电流区域在不同坐标系下的一般处理方法进行了系统推导;然后,将该一般方法进一步应用于特殊情况下的电流区域,使得问题得到简化;最后,根据所推导的原理编制三维有限元软件,利用该软件对样机磁场进行计算,试验结果表明了该方法的正确性。

采用大小极结构的永磁电动机齿槽转矩削弱方法

提出了一种适合于表贴式永磁电动机的齿槽转矩削弱方法,转子磁极采用不对称的大小极结构,一个磁极的宽度和其他磁极不同,其余磁极完全相同,各相邻磁极之间的间隙相等,可以显著降低电机齿槽转矩,满足自动化、大批量生产的需要,有限元仿真结果验证了该方法的有效性。

基于Maxwell 2D兆瓦级双馈风力发电机有限元仿真

通过分析变速恒频双馈感应风力发电机的工作原理,提出了基于有限元分析软件Maxwell 2D对兆瓦级风力发电机的仿真方法,仿真结果和试验结果的对比验证了该方法的可行性和可靠性。

斯特林制冷机用直线电机设计与测试

针对动磁式斯特林制冷机用直线电机的结构特点,给出了电机主要尺寸的估算方法。基于Max-well磁场分析软件建立了一个算例样机的有限元模型,对该样机进行性能参数的仿真计算,同时提出了一种结构简单、易于操作的比推力测试方法。将计算结果与测试结果进行对比,两者十分吻合,验证了有关磁路、有限元计算方法及测试方法的有效性和准确性。

Ti6Al4V钛合金表面制备二硫化钼复合涂层工艺研究

利用离子渗钼-渗硫复合处理的方法在Ti-6Al-4V表面形成复合涂层,用扫描电镜和EMAX能谱仪分析复合涂层表面微观形貌和组织成分,用X射线衍射仪分析了复合涂层的相结构,用显微硬度计分析基体以及各渗层表面的显微硬度。结果表明:复合涂层由细小且大小均匀的球状颗粒随机堆积镶嵌而成,表面平整、均匀;复合涂层主要由Mo和MoS2组成,该复合涂层是理想的摩擦学表层结构。发现Mo的硫化处理不同于钢铁材料的低温渗硫,在较高温(650℃)下渗硫较为合适。

新型横向磁场电机的标量磁位三维磁场分析与参数计算

提出了一种新型横向磁场电机(TFM),定子采用E型铁心,可以大大降低加工难度和制造成本。但是,该电机磁路复杂,需采用三维场场进行分析。在三维有限元磁场中,如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,与采用矢量磁位相比,可大大提高计算速度。对电流区域在三维磁场计算中的处理方法进行了推导,根据所推导的原理编制三维有限元软件,利用该软件对样机磁场进行计算。试验结果表明了该方法的正确性。

多极横向磁场电机三维有限元模型与分析

横向磁场电机 (TFM)是一种新型电机,具有输出力密度大、电磁负荷解耦、设计灵活等特点。但是该种电机磁路比较复杂,无法用二维方法对磁场进行精确分析,而需采用三维方法。文章推导了应用标量磁位对含有电流的区域进行三维分析的方法,并基于该方法利用软件对一台多极TFM样机进行分析。针对样机的结构特点,对电机模型作较大简化,从而大大降低了建模和计算的时间,提高了分析效率。

基于模型变换的混合式步进电机静态特性仿真分析方法

混合式步进电动机磁场分布主要有3个特点:内部径向磁场和轴向磁场并存,磁路呈三维分布;磁路局部饱和现象严重,导致电机特性呈现非线性特性;气隙以及邻近部位磁场变化剧烈。采用有限元算法进行计算时,需要建立电机的三维模型,剖分网格要足够精细,尤其是电机气隙以及齿层部位的剖分网格须特别精细,导致电机模型的剖分文件过大,容易发生计算机内存溢出,也延长了计算时间。因此,常规的三维有限元计算方法对混合式步进电动机不甚适用。另一方面,气隙比磁导法和齿槽比磁导法等基于磁路计算的工程方法运算速度快,但精度偏低,尤其是在磁路发生严重饱和的情况下。因此,有必要在保证计算精度的前提下,采用必要的简化措施对混合式步进电动机进行分析。该文以一台两相混合式步进电机为例,提出通过模型等效变换的方法来获得二维等效模型,通过二维有限元软件对其静态特性进行计算,并将计算结果进行后处理(即模型反变换),实现原电机的性能仿真。仿真结果与实测结果基本一致,证明了基于模型变换的仿真分析方法的可行性与准确性。

TC4钛合金表面辉光离子渗Mo渗S复合处理涂层的组织和摩擦学性能

利用辉光离子渗的方法,在TC4钛合金表面首先沉积Mo耐磨涂层,然后对渗Mo层在650℃进行渗S处理,研究了渗Mo渗S复合涂层的表面结构、硬度和磨损性能。结果表明:Mo层渗S后,表面组织细化,硬度降低;渗Mo渗S复合涂层表面形成相以具有润滑作用的MoS2为主,另外还有少量Mo2C和Ti2S相;渗Mo渗S涂层的磨损速率约为TC4的1/10。

基于横磁通发电机的永磁直驱风力发电系统

为满足直驱式风力发电机组的低速、大转矩要求,对新型横磁通永磁多相发电机的转矩密度、模块化结构及其系统建模进行深入分析,针对此类电机电枢绕组和主磁路在空间结构上的相对独立性和各相绕组间的电磁解耦特点,进行变速恒频风力发电控制系统设计,根据风力机输出特性,提出基于最优电磁转矩特性曲线的发电机最大功率跟踪方案。并搭建了10kVA样机系统,通过全功率逆变器完成电能转换与并网控制,实验测试结果表明发电系统馈入电网的电流THD为2.8%,功率因数为0.98,电能质量达到了风电入网标准。

一种改进粒子群算法在横向磁通永磁电机优化中的应用

通过对鸟、鱼等动物群体捕食行为的深入分析,进行了粒子群优化算法的改进研究:在优化过程中,动态调整学习因子和惯性参量,得到了全新的粒子速度与位置更新模式,从而有效防止了粒子的"早熟"问题,并改善了算法的全局寻优能力。使用提出的改进粒子群算法对典型数学函数进行校验,结果表明:改进算法的全局寻优能力比原算法有明显提高。将其引入电磁场逆问题求解过程,对一台聚磁式横向磁通永磁同步电机进行基于磁钢用量和电机整体体积最小的尺寸优化设计,取得了令人较为满意的效果。

两种动磁式直线振荡电动机功率损耗分析

介绍了两种动磁式直线振荡电动机(单线圈单磁钢直线电动机和双线圈双磁钢直线电动机)的基本结构和工作原理,并对它们的功率损失进行分析,主要包括铜损耗和铁心损耗。为了更全面和准确地评价直线电动机性能,提出了一种直线电动机效率的计算公式和电机铁心损耗的测量方法,并运用此方法对直线电动机的铁心损耗进行了实验测量,之后对测量数据进行分析。

基于正交设计和支持向量机的横磁通永磁电机参数优化

漏磁系数是永磁电机的一个重要参数,它标志着磁路设计的合理性和永磁体的利用率.本文将正交设计、支持向量机以及粒子群智能优化算法相结合,提出一种横磁通永磁电机漏磁优化设计方法.首先,在基于标量磁位求解的三维有限元模型基础上,确定对空载漏磁系数敏感度较高的设计参数;其次,通过正交试验建立参数样本空间,并运用固定尺度最小二乘支持向量机实现电机漏磁系数的非线性回归建模,为电机优化所需的大规模迭代运算提供高效的计算模型;最后利用粒子群算法进行以空载漏磁系数最小为目标的寻优操作,并得到最优方案.对一台30kW聚磁式横磁通永磁同步电机进行参数优化,结果表明在满足输出转矩要求的约束条件下降低了漏磁,充分证明了建模和优化设计的正确性和工程实用价值.

不同温度渗S处理对TC4表面Mo涂层组织和相形成的影响

利用辉光离子渗的方法,在TC4合金表面首先沉积Mo耐磨涂层,然后对Mo涂层进行450～650℃的渗S处理。研究了温度对Mo涂层渗S表面组织和相形成的影响。结果表明：渗S后Mo涂层表面组织细化,随渗S温度升高,组织致密度增加;650℃渗S后,表面形成相以具有润滑作用的MoS2相为主,另外还有Mo2C硬质相和Ti2S相;450～550℃渗S后,表面形成相以Mo-C化合物为主。

微电机永磁转子转动惯量测试研究

概述了单线扭摆法、三线扭摆法和落体法等常用的转动惯量测试原理,并针对微电机永磁转子在上述测试方法下测试不准确的原因进行了分析,提出了去磁法和屏蔽地磁场两种改进测试方法,并对去磁法进行了实验验证,对屏蔽地磁场方法进行了可行性分析。

空心杯电机永磁体不同拓扑结构的比较分析

介绍了空心杯电机永磁体常用的结构形式,并针对瓦片形磁钢和环形磁钢、径向充磁和平行充磁、有无磁轭等六种永磁体的拓扑结构,通过有限元仿真分析了不同拓扑结构的优缺点。结果表明,在相同的电机体积下,平行充磁环形磁钢具有最大的平均气隙磁密和接近正弦的气隙磁密波形,优于其他拓扑结构;在环形磁钢和导磁轭总体积一定的情况下,环形磁钢可不用导磁轭,因为环形磁钢增加导磁轭所带来的磁通增加不足以弥补磁钢体积减小带来的磁通损失。这两个结果为空心杯电机的永磁体选型提供了依据。计算了不同拓扑结构相应的计算极弧系数,为空心杯电机使用磁路法计算电机参数提供了参考。

一种横磁通风力发电机的建模及参数优化设计

在横磁通风力发电机的设计与测试研究中,高质量的输出电压对风电机组背靠背变流器的可靠运行具有重要的影响作用。该文将正交设计、支持向量机非线性回归分析以及粒子群智能优化算法相结合,提出了一种以输出电压谐波最小为优化目标的横磁通发电机优化设计方法。首先,在基于标量磁位求解的三维有限元模型基础上,确定对发电机空载反电势敏感度较高的设计参数作为优化变量;其次,通过正交试验建立参数样本空间,并运用最小二乘支持向量机实现电机电磁模型的非线性回归建模,为电机优化所需的大规模迭代运算提供高效的计算模型;最后利用粒子群算法良好的全局优化特性进行寻优操作。通过一台1.5kW聚磁式横磁通永磁同步发电机设计,优化方案的空载输出电压谐波含量为14.36%,比初始方案有所降低,证明了建模和优化方案的正确性和工程实用价值。

扇形结构有限转角无刷直流电动机及驱动

介绍了一种新型结构的有限转角无刷直流力矩电动机,定、转子采用扇形结构,可有效降低电机的体积、重量。对扇形结构有限转角无刷直流电动机的工作原理、结构形式、控制技术进行了分析。样机测试结果表明,该扇形结构电机体积小、重量轻、定位精度高、响应快,可满足新型扫描机构的要求,具有重要应用价值。

环形磁钢空心杯电机空载漏磁系数的计算

针对环形磁钢空心杯电机的特殊磁路进行了分析,并给出了磁路模型。根据模型列出了空载漏磁系数的解析表达式,并针对两款不同机座号的电机进行了计算,计算结果与磁力线法、磁矢位法两种有限元方法的计算结果相吻合,验证了该解析表达式的正确性,为环形磁钢空心杯电机的磁路计算提供了依据。