轴向磁通飞轮电机印刷电路板定子绕组设计

针对卫星姿态控制用反作用飞轮小型化的要求,设计了采用印刷电路板(PCB)定子绕组形式的轴向磁通反作用飞轮系统,并研究了PCB定子绕组的布线形式。根据系统设计方案和工艺的要求,采用理论分析与有限元仿真相结合的方法,研究了螺旋形绕组的反向转矩产生机理,对比分析了螺旋形和波形PCB定子绕组对飞轮驱动电机性能的影响,并分别对采用两种形式定子绕组的飞轮样机进行了地面性能测试。试验结果表明,飞轮工作在额定转速5 000r/min时,采用波形定子绕组比采用螺旋形定子绕组时的电机功耗降低了26.2%,电磁效率降低了0.8%。试验结果验证了理论分析与仿真结果的正确性,为PCB定子绕组型轴向磁通永磁电机的工程化应用提供了参考。

基于导管泵电机振动噪声的优化设计

经皮导管泵是一种新型急性左心室辅助装置,具有体积小、植入方便和耐热性高等优点。针对其特殊的工作环境,提出了一台外径6 mm的柔性印刷电路板(FPCB)绕组经皮导管泵直流电机的设计方案,推导受绕组参数影响的径向电磁力解析表达式,分析影响电机振动的主要时空阶次并进行电机振动噪声的优化设计。研究绕组结构对导管泵电机电磁噪声的影响机制,分析绕组层数和匝数与削弱电机振动噪声之间的关系。提出平稳转矩参数k,分析不同气隙长度对转矩脉动和平均转矩的影响,结合有限元分析对比优化前后电机的径向电磁力和电磁振动噪声大小。结果表明,在保证电机驱动性能的前提下,采用改变绕组结构与气隙长度的方法,可有效削弱电机振动噪声。

定子永磁–轴向旋转变压器的奇数极设计方法研究

新型定子永磁–变磁阻式旋转变压器在继承传统变磁阻式旋转变压器简单坚固转子结构的同时,可突破高频激励带来的限制。该文利用轴向磁场技术扩展定子永磁–变磁阻式旋转变压器的范畴,设计一种轴向无槽结构的奇数极旋转变压器,其结构紧凑,且叶形转子使传感器附加惯性减小,更适合高速应用场合。针对中高速和全速度2种应用场景,该文给出2种印刷电路板绕组设计方案,并基于磁场调制理论展开分析。通过有限元仿真和样机实验进行分析、比较,验证了所提方案的正确性。