磁啮合双转子永磁电机齿槽转矩分析

齿槽转矩是有槽电机的一个固有问题,在电机设计和制造中必须削弱或消除齿槽转矩。本文基于ANSOFT Maxwell软件对磁啮合双转子永磁电机建立仿真模型,分析不同电机参数对齿槽转矩的影响,研究磁啮合电机齿槽转矩影响因素,减小齿槽转矩,降低干扰。综合磁啮合双转子永磁电机齿槽转矩的影响因素,选择合适的电机参数建立三维模型,把三维模型加工成样机,对样机进行实验台的搭建与齿槽转矩的测试,测试得到的齿槽转矩的数值很小。研究表明,选择合理的方法可以有效抑制磁啮合电机的齿槽转矩。

混合转子永磁电机双风道冷却系统设计

混合转子永磁电机具有高功率密度的优势,但也导致电机散热空间和散热能力不足等问题。为此,根据其特有的转子结构提出一种双风道冷却系统,并采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的方法对电机温度场进行验证。首先,根据电机损耗和尺寸设计一个适合双风道的轴流风扇。其次,对不同进、出风口的结构参数进行仿真,对比和分析仿真结果,选出冷却性能较好的参数组合。最后对单风道和该参数组合下的双风道进行数值模拟,仿真结果表明,使用双风道冷却结构后电机散热能力显著提升。

螺杆机用并轴双转子永磁电机齿槽力矩机理分析与抑制

针对并轴双转子永磁电机过大的齿槽力矩以及转矩脉动大等电磁问题,采用传统单个槽齿槽转矩理论以及双转子电机边端力矩波动理论进行分析,计算了并轴双转子电机齿槽力矩的特殊组成成分以及其各部分转矩的谐波阶次。分析改变磁极偏心距和转子斜极对电机齿槽力矩和转矩特性的影响。采用响应面法构建电机的多目标优化模型,通过改变永磁体偏心距和斜极块数来约束电机的优化变量,并采取约束关系以及优化目标求解出最优转子结构参数。构建有限元模型,验证齿槽力矩理论的正确性。对比采用最优转子结构参数下电机的电磁性能与优化前电机的电磁性能,优化后电机的齿槽力矩、转矩脉动等电磁性能进一步提升,验证了采用磁极偏心和转子斜极复合结构的有效性。

双并列转子永磁电机非对称负载运行特性

双并列转子电机在驱动两侧非对称负载时,轻载侧电机的功角较低,产生了电机材料浪费,效率低等问题。为提升电机整体输出功率,基于双并列转子电机基本理论采用解析法求得电机驱动转矩平均值的表达式,进而提出轻载侧绕组提前的结构设计。而后以一台12极72槽双并列转子电机为例,建立其磁网络模型,通过麦克斯韦应力张量法得出驱动转矩的解析计算式,分析转子偏差角对电机基本转矩脉动的影响,得出最佳绕组提前槽数。最后,针对电机转矩脉动较大的问题,使用响应曲面法,以基本转矩脉动为目标函数,以永磁体偏心距、永磁体极弧系数、并接区高度作为自变量对电机进行优化,有效降低电机转矩脉动,验证了绕组前置的结构改进对提升电机非对称状态下的输出转矩具有显著效果。

双并列转子永磁同步电机转矩脉动产生机理及抑制

双并列转子永磁同步电机由于部分定子铁心和绕组的缺失,存在较大的转矩脉动,限制了其在并行对驱类机械装备中的应用。该文对双并列转子永磁电机转矩脉动产生机理进行分析,并提出了相应的抑制方法。对比了N-N型、N-S型两种转子结构,阐明了N-S型转子结构的优越性。在此基础上,开展了转矩脉动产生机理研究,按照影响因素不同,逐次分析了齿槽效应、端部效应、永磁齿轮效应以及绕组参数不对称对电机转矩脉动的作用机理,构建了各个转矩分量的解析表达式。通过有限元模型,验证了理论分析的正确性。针对产生转矩脉动的不同分量,提出了相应的抑制方法,其中抑制空载转矩可以通过优化电机的结构参数来实现,抑制纹波转矩可以通过优化绕组位置分布来实现。搭建样机实验平台,验证了分析模型的准确性。

双并列转子永磁直驱电机转子不平衡力分析与优化

双并列转子永磁直驱电机受轴间距限制,设计时会切掉部分定子铁心和绕组,造成转子电磁力不平衡。为最大限度地抑制转子所受的不平衡电磁力,该文从双并列转子结构出发,分析了电机绕组电感参数不对称的原因,提出通过合理设计线圈跨距和分布平衡三相电感。在此基础上,构建转子所受总电磁力的数学模型,理论分析各个分力的来源及影响因素,研究各个分力对转子所受总电磁力的影响,提出了优化占空角、优化耦合间距、采用定子端部不对称结构、采用转子偏心结构和切除部分单元电机五种优化方法,实现对转子所受电磁力的优化,探讨了不同方法的优化效果,以及其对转矩脉动的影响,总结了不同优化方法的优缺点。

新型双转子双定子永磁同步发电机的磁场及耦合效应分析

为了解决目前海上风力发电机存在的成本高、体积大等问题,提出一种新型双转子双定子永磁同步发电机(DRDS-PMSG).建立了发电机的等效磁路模型,采用有限元分析方法评估了发电机的电磁特性及内外电机的耦合效应,部分仿真结果得到了实验验证.仿真结果表明:随着内、外永磁体相对位置的改变,电机等效磁路存在3种典型情况,并可通过耦合系数对耦合区域的等效磁阻进行描述;内、外电机的耦合效应体现在齿槽转矩、电磁转矩等电磁特性上,内、外电机的齿槽转矩峰峰值分别为0.52和1.64 kN·m,电磁转矩平均值分别为11.65和27.09 kN·m,转矩脉动分别为6.02%和4.12%;总体来看,内、外电机之间存在一定程度的耦合,但该耦合效应被隔磁环有效削弱.

面贴式异向旋转双转子永磁电机的磁场解析计算

采用解析法分析了面贴式异向旋转双转子永磁电机的空载磁场分布。模型在二维极坐标下建立,考虑了径向/平行充磁,内永磁/外永磁转子结构。为了准确计算磁场分布和齿槽转矩,不同于之前的引入相对磁导函数或复数保角变换方法,而是直接利用边界条件来考虑定子槽的影响。在气隙和槽区域内采用拉普拉斯方程,在永磁体区域采用泊松方程求解,并且认为永磁体的相对磁导率是不为1的常数。通过傅里叶变换和分离变量法得出各部分磁通密度的径向、切向分量。通过转子转动,得出槽口区域磁场变化,同时准确估计该种电机的齿槽转矩和反感电动势。与有限元法计算结果比较,两者吻合很好,肯定了该解析法的计算精度。

双转子永磁电机电感参数、永磁电势及齿槽转矩

双转子永磁电机是一种具有高转矩密度、高运行效率的新型永磁电机。本文对该电机的电感参数及永磁电势进行了分析计算,研究了该种电机独特的降低齿槽转矩的方法。针对电感参数和永磁电势,首先采用解析法,在考虑组成双转子永磁电机的内外转子电机直轴不一致情况下,推导出了该电机电感参数及绕组感应电势的计算公式;然后采用电磁场的有限元法及样机试验对所计算的电感及电势进行了验证。结果表明,解析值、电磁场的有限元计算值及试验值三者吻合很好。

一种定子连体双转子同步并行直驱永磁电机

提出一种定子连体双转子同步并行直驱永磁电机,用于双螺杆泵、挤压类负载并行对驱机械装备中,该电机取消传动齿轮等驱动设备,解决了动密封问题,可保证负载并行两轴同步性,系统效率得到提升。文中阐述定子连体双转子同步并行直驱永磁电机基本结构与运行机理;提出双转子之间区域为同步区,利用等效磁路法详细分析双转子不同位置时同步区磁路特点及电机电磁关系;提出电机设计方法,分析同步区对电机性能影响。设计制造一台电机进行仿真与实验研究,实验结果表明,所提电机达到直驱负载要求,较原有驱动电机具有效率更高、可靠性更好、密封更完善、体积更小、同步性更高的优势。

双凸极永磁电机斜极转子设计和绕组换流模式研究

本文首先分析了双凸极永磁电机转子极弧宽度对自定位转矩的影响,提出了双凸极永磁电机等极弧半极宽斜极转子的设计思想;在此基础上,通过对绕组磁链的分析,率先将六状态换流模式引入到双凸极永磁电机的控制系统中,改善了双凸极永磁电机的换流特性,有效减小了转矩脉动,同时简化了系统控制参数,提高了控制的可靠性。数字仿真和试验结果验证了这些设计思想的正确性。

定子紧固件对异向旋转双转子永磁电机的影响

为了确保一种用于水下航行器推进的异向旋转双转子永磁电机具有好的同心度,在定子上加入定子紧固件.针对引入定子紧固件而导致异向旋转的双转子永磁电机的机械和电磁方面的影响进行了分析.机械方面:从定子紧固件材料的选取?与端盖配合以及定子受力3方面考虑.电磁方面:从理论上推导定子铁心轭部磁场的分布情况,通过有限元方法分析定子紧固件对气隙磁场?铁心磁场分布的影响.结果表明,定子紧固件的大小?数量?形状?安放位置及材料等对该种电机的定子强度?同心度以及磁场分布都有重要的影响.

新型双转子永磁电机转速同步技术的研究进展

针对一种中间定子、内外双转子形式的新型对转永磁电机内外转子转速存在差异的问题,在介绍了这种新型双转子永磁电机的工作原理基础上,从机械同步、电气同步和协调设计三个方面分析了这种电机转速同步技术及其研究进展,为新型双转子永磁电机的进一步深入研究奠定基础。

双转子径向永磁电机的设计与有限元分析

介绍了双转子径向永磁电机的基本结构、原理及特性,采用解析法分析了其电感参数的计算,并给出了设计依据,最后利用有限元法对所设计的电机进行了静态磁场的分析和电感计算值的验证。结果表明,双转子径向永磁电机在磁场上可看作由共用定子铁心的两个传统内、外转子永磁电机并联而成,而电感计算则可看作串联,电感的解析值与有限元计算值吻合得较好,证明了电机分析和设计的可行性。

双转子径向永磁电机气隙磁密的分析计算

双转子径向永磁电机可以大大提高转矩密度和效率。该文首先简要介绍了双转子径向永磁电机的基本结构、原理、特性及设计依据,然后采用等效磁路法对气隙磁密进行了解析,最后利用有限元法对所设计电机进行了静态磁场的分析和气隙磁密计算值的验证。结果表明,双转子径向永磁电机在磁场上可看作由共用定子铁心的两个传统内、外转子永磁电机并联而成,气隙磁密的解析值和有限元计算值也吻合得较好,证明了分析和设计的可行性。

外转子双凸极永磁电机电枢磁场对绕组电感特性的影响

根据电动汽车对驱动电机性能要求,结合双凸极电机的特点,提出一种外转子结构的双凸极永磁电动机。分别对电机空载、负载以及电枢磁场单独作用3种情况下进行了有限元分析,得出在1个永磁磁链周期内不同转子位置角和不同电枢电流作用下的磁场分布图以及静态参数特性曲线。从场的角度分析和说明了电枢磁场对绕组电感特性的影响,电机的静态参数也为该电机进一步的仿真分析提供了依据。

一种新型水下推进用双转子永磁电机及其研究现状

为进一步提高电机的效率和功率密度,介绍了一种中间定子、内外双转子形式的新型对转永磁电机,详述了这种新型双转子永磁电机的起源和演变,梳理了当前国内外对其的研究现状,从提高电机转矩密度、电机效率、机械稳定性、散热效果,改良定子绕组布置等方面分析了其主要优势,最后对这种新型电机的研究难点进行归纳总结,认为电磁耦合和转子同步问题应是其研究中的最大难点,为进一步深入研究新型双转子永磁电机提供参考。

外转子双凸极永磁电机结构尺寸对性能的影响

外转子双凸极永磁电机的绕组所匝链的磁链、绕组自感以及气隙磁密分布等静态特性是电机性能分析、设计的基础。它决定了电机的稳态特性。而电机的稳态特性与电机结构有着密切相关的联系。该文在有限元方法的基础上分析了不同气隙和转子极弧参数对电机静态、稳态特性的影响。为该类电机的设计和进一步研究提供了依据。

外转子双凸极永磁电机性能研究

针对12/8极外转子双凸极永磁电机,采用二维平面对电机进行Delaunay剖分,然后用有限元法对电机内磁场进行计算,研究了电机磁场分布,气隙磁密等电机静态特性。用磁共能方法算出各转子角度时的电磁转矩后,得到了电磁转矩。

双转子径向永磁电机定子支撑结构刚度分析

双转子径向永磁电机能够有效利用电机内部空间,提高电机的转矩密度。但目前国内外对双转子永磁电机的研究仅停留在研究试制阶段,对双转子电机结构方面的研究甚少,其中涉及大功率双转子永磁电机结构的研究还不是很深入。针对双转子电机的结构特点,提出了一种适用于大型永磁风力发电机的定子双支撑式双转子永磁电机结构,并对该结构的定子支撑结构进行了理论分析,推导出了定子支撑结构的刚度解析公式,以一台1.65 MW,150 r/min的双支撑式双转子永磁风力为例,利用有限元方法验证了解析公式的正确性。