AFIR盘式永磁电机定子系统固有频率及电磁噪声计算

将盘式电机定子铁心及端盖等效成环形板,利用环形板横向振动固有频率的计算公式并加以适当变形,得到了该结构电机定子系统的固有频率计算公式;运用该公式对样机的定子系统固有频率进行计算,并与实验结果对比,取得了较好的一致性;证明了运用本文的方法计算盘式结构电机定子系统固有频率的可行性,并有助于确定引起电磁噪声的谐波源。

新型Halbach阵列盘式永磁电机的磁场解析

基于印制电路板(PCB)技术的盘式永磁电机(AFPMM)提出一种新型Halbach阵列的转子结构,该阵列结构简单、易于优化。运用矢量磁位法对新型转子产生的空载气隙磁密进行解析推导,获得关于气隙磁场的数学模型。基于该模型,保持永磁体总用量不变,以永磁体极弧系数比和径向长度比作为优化变量,气隙磁密基波幅值和谐波畸变率作为优化目标,确立最优转子结构参数。三维有限元仿真结果表明,解析法所得的气隙磁密波形与有限元法基本一致,验证了所提出解析模型的合理性。与传统Halbach阵列相比,新型Halbach阵列气隙磁密基波幅值提升了10.3%,同时谐波畸变率由19.8%降至4.8%,优化效果明显,可以有效降低高频工况下电机的涡流损耗、提升电机效率。最后制造一台样机进行相关实验测试,验证了解析和仿真分析的正确性,对PCB定子AFPMM的设计具有一定参考价值。

高密度AFIR盘式车轮永磁电机设计

尺寸方程直接评估电机性能的优点是迅速简便的,其准确度主要取决于气隙磁密Bg的估计值。要提供准确的AFIR(axialfluxinnerrotor)永磁电机气隙磁密Bg,需采用三维有限元法。但三维有限元法计算量大,时间长。本文采用集中参数磁网络模型为尺寸方程提供了AFIR盘式永磁电机的气隙磁密,运用尺寸方程与集中参数磁网络模型相结合的方法对AFIR盘式车轮永磁电机进行了设计,设计结果与有限元计算以及实验测试结果相近,证明了该方法的有效性。

基于PCB的盘式无铁芯永磁电机的优化设计及矢量控制策略

印制电路板(Print Circuit Board,PCB)由于其特殊的结构,在农业、工业生产和国防领域中得到广泛应用。对电机定、转子的重要参数进行研究设计,并对定子绕组有效导体宽度进行优化,建立了电机的三维有限元仿真模型,仿真结果验证了优化值的有效性与电机设计的合理性。并且针对定子绕组电感值很小导致产生较大电磁转矩脉动的问题,采用在三相绕组中串入电感的矢量控制,仿真结果证实了控制方法的可行性。

基于斜磁极的盘式永磁电机齿槽转矩削弱方法

采用基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法,推导出盘式永磁电机在斜极前后的齿槽转矩解析表达式,研究整体磁极斜极与分段磁极斜极对齿槽转矩的不同影响.在此基础上,提出通过确定磁极分段数量、优化分段磁块径向尺寸及选择合适极弧系数来进一步削弱齿槽转矩的方法,利用有限元法进行仿真分析,并将此方法应用于抽油机用盘式电机的转子结构设计.实验结果表明,采用分段磁极斜极方法对削弱盘式永磁电机的齿槽转矩具有理想的效果.

Halbach阵列盘式永磁电机的解析计算

以一台Halbach阵列盘式永磁电机为对象,采用精确子域法,在直角坐标系下推导该电机空载气隙磁场的解析计算方法。该方法通过分离Halbach永磁体,得到各永磁体的磁化强度,通过叠加法合成最终磁化强度,根据边界条件求解电机的磁场,继而获得相关电磁性能。将有限元计算结果和实验结果分别与解析计算结果进行对比,结果表明所推导的解析方法具有较高的精度。该文所述模型可推广至绝大部分Halbach阵列结构,对该类型电机的快速计算具有一定的指导意义。

新型抽油机用盘式永磁电机的磁场与力特性

为了提高传统游梁式抽油机的效率并简化系统结构,提出了用盘式永磁电机直接替代原系统的三相感应电机及减速机构,新系统采用背靠背双盘式永磁电机直接驱动连杆.考虑盘式永磁电机磁场分布的特点,采用三维有限元方法分析了该电机一对极下气隙中的磁通密度,计算了空载电动势、转矩与轴向吸力,其中电机转矩和空载电动势与样机实验值相吻合,证明了三维有限元分析的结果比传统设计方法更准确.研究表明,盘式永磁电机驱动的新型抽油机结构简单,效率高,并能够在低速时提供大转矩,有利于抽油机的起动.

盘式永磁电机齿槽转矩的分析与抑制

在对用于油田抽油机的大力矩低速盘式永磁电机的研究过程中,为削弱齿槽效应所引起的转矩波动,采用了一种以有限元电磁场计算为基础的磁极尺寸优化设计方法,确定了采用磁极分段移位法时的最佳位移量,并通过优化分段磁钢的径向尺寸,实现了削弱齿槽转矩的目的。研究结果表明,该设计为大力矩低速盘式永磁电机设计提供了参考依据。

新型盘式横向磁通永磁电机及其空载电动势波形的解析计算

盘式横向磁通永磁电机具有横向磁通永磁电机和盘式永磁电机的综合优势。本文提出一种新型盘式横向磁通永磁电机,首先给出了该电机的原理结构及优越性;然后将其转子盘沿径向等分成若干单元,并基于转子盘磁体的体积积分,求得定子相绕组的永磁磁链,进而求得该种电机空载电动势波形的解析表达式;最后通过三维电磁场有限元方法和样机实验方法验证了所给出理论解析计算的正确性。

基于空间矢量脉宽调制盘式永磁电机的矢量控制

基于空间矢量脉宽调制技术,在MATLAB/Simulink中建立了两电平电压源逆变器模型,并在此基础上搭建了一基于Id=0的盘式永磁电机矢量控制系统仿真模型,以验证控制算法的合理性与正确性。尔后搭建了相应的矢量控制测试系统,进一步验证仿真结果的正确性。相关的研究可为同类盘式电机的控制提供一定参考。

盘式永磁电机定子固有频率的研究

本文介绍了一种新的解析法来计算盘式永磁电机定子的固有频率,通过实验证明了利用该解析法估算盘式永磁电机定子固有频率的可行性。通过实验,分析了定子开槽、端盖和绕组对定子固有频率的影响。最后得到一些结论,为盘式电机的模态研究打下基础。

基于永磁体轮廓设计的盘式永磁电机转矩优化

为解决轮毂驱动用盘式永磁同步电机的转矩波动问题,提出了一种新型的基于永磁体轴向轮廓设计的转矩优化方法。首先建立了能够计算任意永磁体轴向轮廓的气隙磁场与转矩解析模型;然后利用该解析模型将均值转矩、电磁转矩波动与齿槽转矩同时作为优化目标对转矩进行多目标优化,获得理想的永磁体轴向轮廓;最后通过有限元模型对此优化方法进行验证并与目前常用的正弦轮廓下转矩进行对比。结果表明:采用该方法对转矩进行优化可以在不增加永磁体用量的同时控制均值转矩优化前后不发生变化,并将总体转矩波动抑制在1.5%以内。

双定子盘式永磁电机端盖结构刚强度分析研究

双定子盘式永磁电机端盖的受力状态及机械计算方法与普通径向电机存在很大差异。针对双定子盘式永磁电机端盖的受力特点,对其刚强度进行分析研究,通过对端盖的载荷分析和有限元分析计算,总结出双定子盘式永磁电机端盖结构分析计算方法及安全评判方法,并提出改善端盖刚强度的措施,为双定子盘式永磁电机结构设计提供依据。

弹性箔片轴承-盘式永磁电机转子系统轴向冲击响应

轴向磁通永磁(Axial Flux Permanent Magnet,AFPM)电机在给转子输出周向电磁转矩的同时,还作为一种"磁轴承",与弹性箔片轴承(Gas Foil Bearings,GFBs)并联工作.当GFBs支承的单定子单转子AFPM电机转速发生突变时(如加、减速),叶轮或者透平会产生一个瞬时轴向力.为揭示此轴向冲击对转子系统振动的影响机理,针对采用2个径向GFBs和1个轴向GFB支承的单定子单转子AFPM电机,建立了系统的刚性转子动力学方程,计入了永磁体的轴向吸力、径向回复力以及轴向GFB的推力对转子振动的影响.计算显示:轴向冲击对横向振动的影响非常小,箔片结构刚度的非线性效应会对转子振荡幅值和时间均产生影响,永磁体的负刚度绝对值越大,轴向振幅越大.在设计时,要注意永磁轴承刚度、箔片结构刚度和结构阻尼的合理匹配,以保证转子在轴向冲击下的轴向振荡时间和振幅均不超过允许值.

利用分段式二维有限元法设计盘式永磁电机

提出了一种分段式二维有限元的方法来计算盘式电机的磁场分布和电机的反电势,以代替三维有限元方法,提高电机设计的效率。分别对扇形磁钢、圆形磁钢无定子铁心结构的盘式电机进行分析、计算,并对二维有限元法计算结果与三维有限元法进行对比分析,并设计研制了一台扇形磁钢的样机,以验证分段式二维法有限元法的正确性。

基于磁极偏移的盘式永磁电机齿槽转矩削弱方法

对应用于抽油机的大力矩低速盘式电机的研究中,由齿槽转矩造成的推力波动是影响电机运行性能的一个重要因素。为削弱齿槽转矩,采用基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法推导出盘式永磁电机磁极偏移与齿槽转矩的关系式,提出磁极分组进行磁极偏移对齿槽转矩低次谐波的削弱方法,在此基础上通过槽口优化进一步削弱齿槽转矩的高次谐波。利用有限元法进行仿真分析和验证,结果显示磁极偏移与槽口优化相结合的方法能有效的削弱盘式永磁电机的齿槽转矩。

盘式永磁电机的分数槽绕组齿槽转矩分析

由齿槽转矩造成的推力波动是影响盘式永磁电机运行性能的一个重要因素。为削弱齿槽转矩,采用基于能量法和傅里叶分解的解析分析方法推导出了齿槽转矩解析表达式,在此基础上研究了分数槽绕组对齿槽转矩的削弱作用,结合定子槽口宽度对齿槽转矩的影响,提出了减少盘式永磁电机齿槽转矩的优化方案,并利用有限元法对此优化方案进行了仿真分析和验证。研究结果证明,采用分数槽绕组和槽口优化相结合的方法能有效地削弱盘式电机的齿槽转矩。

盘式永磁电机温度场分析

永磁电机温度分布的合理性关乎电机设计的成败,针对使用传统等效热网络法计算盘式永磁电机稳态温度场精度不高的问题,考虑了盘式电机线圈两端气流流动差异,通过计算线圈两端重要部件的散热系数,建立等效热网络模型,计算结果与有限元分析值与实验值吻合。采用改进的等效热网络法,提高了计算盘式电机稳态温度场的精度。

一种抑制盘式永磁电机转矩脉动的方法

针对盘式永磁电机气隙磁密和反电动势中含有谐波、存在转矩脉动的问题,提出了一种磁极形状优化方法以降低盘式永磁电机气隙磁密波形和反电动势波形的畸变率、抑制转矩脉动。建立了盘式永磁电机的等效磁网络模型,基于此模型解析计算出电机的空载反电动势,并通过有限元法进行了仿真验证。在确定最小气隙长度前提下,对不同磁极整形方法(即不整形、圆弧削极、偏心圆弧削极)气隙磁密、反电势、转矩脉动这些电磁性能进行了比较,得出了最佳优化方案。结果表明,优化设计后,气隙磁密波形和反电动势波形的畸变率明显减小,转矩脉动得到抑制。

高精度盘式永磁电机温度分析与研究

以高精度无槽盘式永磁电机为研究对象,建立了电机三维电磁仿真模型。详细分析了该电机反电动势和转矩特性,避免由高次谐波引起的定、转子及永磁体涡流损耗,有效改善了电机的热性能,为进一步研究打下基础。建立了三维温度场仿真模型,分析了热源分布和传热过程,计算了电机在自然散热条件下温度的稳态分布。最后通过电机温升试验,验证了理论分析的正确性与合理性。