极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机多目标优化设计

以降低加工难度与优化气隙磁通密度为目标,设计了表贴式极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机,系统分析了极间隔断Halbach型磁钢参数对气隙磁通密度波形的影响。针对该类磁钢的参数,即磁钢极角和充磁夹角对基波幅值和正弦性畸变率都有影响的特点,提出了对磁钢参数进行多目标优化的方法,设计了以获得基波幅值极大值与正弦性畸变率极小值为多目标的混合全局优化算法,在此基础上,提出了最佳极间隔断Halbach型磁钢参数的选择方法。仿真与实验验证了优化结果选择方法的正确性,进一步验证了极间隔断Halbach型磁钢性能的优越性。

计及齿槽极间隔断Halbach型磁钢的PMSM气隙磁场解析分析

提出将分块式Halbach磁钢的单片磁钢角度与充磁夹角作为分析参数,并利用气隙复数磁导,获得基于这2个参数的计及定子齿槽的永磁同步电机气隙磁场解析模型;系统分析这2个参数对电机径向气隙磁密的影响,提出一种性能优于传统Halbach型磁钢的极间隔断Halbach型磁钢新方案;对比分析了任意定转子相对位置与不同定子槽口宽时,极间隔断Halbach与传统Halbach型磁钢对应的径向气隙磁密基波幅值与波形正弦性畸变率,验证了该极间隔断Halbach型磁钢的优越性;有限元分析验证了解析模型的正确性,并验证了解析模型参数分析结论的正确性。

极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机气隙磁场解析计算及参数分析

提出将分块式Halbach型磁钢的单片磁钢角度与充磁夹角作为分析参数,获得基于这两个参数的永磁同步电机的气隙磁场解析模型;系统分析了磁钢厚度、单片磁钢角度与充磁夹角对气隙磁通密度的影响;提出一种性能优于传统Halbach型磁钢的极间隔断Halbach型磁钢新方案,以获得径向气隙磁通密度更高的基波幅值与更低的波形正弦性畸变率为目标,分析获得不同极对数下该类磁钢的优化设计方案。通过有限元分析验证了解析模型的正确性,并验证了合理设计的极间隔断Halbach型磁钢的优越性。

分块式Halbach型磁钢的永磁同步电机解析

基于复数气隙磁导,构建了考虑齿槽影响、分块式Halbach型磁钢的永磁同步电机(PMSM)的主磁场、电枢反应磁场、反电动势的解析模型,基于沿槽边Maxwell应力法构建了PMSM的齿槽转矩解析模型,以上几个解析模型考虑了极间隔断对分块式Halbach型磁钢PMSM磁场及性能的影响,通过有限元分析(FEA)与实验验证了解析模型的正确性与实用性。在对解析模型分析的基础上,提出一种性能优于传统分块式Halbach型磁钢的新方案,并通过FEA与实验的方法验证其优越性。

辐型磁钢双机械端口电机的解耦控制

辐型磁钢双机械端口电机是一种新型结构的双机械端口电机,其独特的电磁耦合特性有利于提高系统的整体性能,但其内、外电机之间的较强耦合也增加了其控制难度。该文针对其控制问题,研究内、外电机的解耦控制方法。首先,基于辐型磁钢双机械端口电机的数学模型进行分析推导,理论上证明其存在较强耦合的内、外电机仍然可以采用直接转矩控制方法进行控制,并根据负载角与电磁转矩的单调性要求,推导出采用直接转矩控制方法所需满足的条件;然后,采用基于空间矢量调制的直接转矩控制方法,实现辐型磁钢双机械端口电机的内、外电机解耦控制,验证试验结果显示,内、外电机基本实现转矩独立控制,达到良好的解耦控制效果。

Bread-Loaf型磁钢的永磁电机气隙磁场计算与参数分析

在二维极坐标平面内对Bread-Loaf型磁钢的无槽永磁电机的气隙磁场进行了解析。采用磁极分段的方法,将Bread-Loaf型磁钢等效成一系列等圆心角的瓦片形磁极结构的组合。求解其中某一段磁极所产生的气隙磁通密度,然后根据叠加原理得到Bread-Loaf型磁钢永磁电机的气隙磁场的分布。二维有限元与实验验证了解析计算结果的准确性。利用该模型分析了Bread-Loaf型磁钢偏心距与极弧系数对电机气隙磁场的影响,为进一步定量分析该种电机的性能提供可靠的依据。

新型无刷直流电机结构设计与性能分析

针对物联网通讯技术对微纳卫星提出的高性能、低成本的需求,提出了一种新型双圈磁钢无刷直流电机结构动量轮,介绍了其结构和工作原理。采用有限元法对气隙磁密进行仿真分析,结果表明,双圈构型电机气隙磁密和有效气隙磁密平均值均优于传统方案,气隙平顶宽度从传统方案的90°拓宽到120°,有效的提升了力矩输出性能。通过对无控制器状态下两种电机转速特性分析,验证双圈构型电机具有更优的动态和抗干扰性能;基于该结构设计了转速闭环PID控制系统并进行仿真分析,结果表明双圈构型电机在空载状态及突加负载两种情况下,电机达到稳定转速的时间和达到稳定转矩的时间均优于传统结构电机,且新型结构电机的脉动幅值降低约46.5%,可实现电机的高精度稳速控制。

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。

差动式磁电相对振动速度传感器的研制

介绍了差动式磁电速度传感器的工作原理,分析比较了该传感器与传统的同类产品的不同,具有性能更可靠、工作更稳定、传感更灵敏等特点。