Cooling and Optimization in the Groove of the Outer Rotor HubMotor

The external rotor hub motor adopts direct drive mode,no deceleration drive device,and has a compact structure.Its axial size is smaller than that of a deceleration-driven hub motor,which greatly reduces the weight of the vehicle and increases the cruising range of the vehicle.Because of the limited special working environment and performance requirements,the hub motor has a small internal space and a large heat generation,so it puts forward higher requirements for heat dissipation capacity.For the external rotor hub motor,a new type of in-tank watercooled structure of hub motor was proposed to improve its cooling effect and performance.Firstly,the threedimensional finite element model of the motor is established to analyze the characteristics of motor loss and temperature field distribution.Secondly,the cooling performance of different cooling structures in the tank was studied.Finally,the thermal network model and three-dimensional finite element analysis were used to optimize the water-cooled structure in the tank,and the power density of themotor was improved by improving the cooling performance under the condition of volume limitation of the hub motor.The results show that the cooling effect of the proposed water-cooled structure in the tank is significant under the condition of constant power density.Compared to natural ventilation,the maximum temperature was reduced by 33.13°C and the cooling effect was increased by about 27.7%.

Temperature Field Analysis of Mine Flameproof Outer Rotor Permanent Magnet Synchronous Motor with Different Cooling Schemes

Aiming at the problem of temperature rise of mine flameproof outer rotor permanent magnet synchronous motor,based on the fluid structure coupling method,the temperature distribution of motor under three cooling schemes of air cooling and water cooling are calculated respectively.For the structure I air cooling system,the influence of different number of heat sink on the maximum temperature rise and pressure drop of fluid channel is analyzed,and the parameters of heat sink are optimized.For the structure II air cooling system,the influence of setting fillet at the turn back of the fluid channel on the head loss in the fluid domain of the motor is analyzed,and the influence of different fillet radius on the head loss and the maximum temperature rise in the fluid domain is obtained.For the structure II water cooling system,the influence of different water flow speed on the maximum temperature rise of the motor is analyzed,and the influence of different assembly clearance of modular stator teeth and yoke on the maximum temperature rise of the motor is analyzed.The cooling effect and temperature rise distribution characteristics of the three cooling schemes are compared and analyzed.Finally,a water-cooled prototype is manufactured,and the temperature rise experiment is carried out,and the influence of the thermal deformation of fluid channel,stator yoke and stator teeth on the maximum temperature of the motor is analyzed.The results show that the calculated temperature field after considering the thermal deformation is closer to the experimental value,which verifies the accuracy of the calculation results,It also provides a reference for the selection and design of the cooling structure of the same type of PMSM electric roller.

Effects of outer rim of rotors on performance of turbodrills

Two turbine rotors with outer rim and without outer rim were designed to analyze the influence of outer rim of rotors on the performance of a turbodrill. Two 3D models of the turbine rotor with different structures were established by SolidWorks software. The numerical simulation analysis of the turbine with different rotor structures was carried out based on software of fluent and then the performance of them at different rotating speeds was obtained. The results show that the torque,pressure drop and hydraulic efficiency of the turbine rotor with outer rim are greater than that of the turbine rotor without outer rim. By comparing the turbine rotor with outer rim and without outer rim,its torque increases 20. 1%,pressure drop increases 8.7% and hydraulic efficiency increases 10.4% at the maximum efficiency point. The related research is of guiding significance to further optimization of turbine rotor structure.

采用改进遗传算法优化LS-SVM逆系统的外转子无铁心无轴承永磁同步发电机解耦控制

为了实现外转子无铁心无轴承永磁同步发电机(outer rotor coreless bearingless permanent magnet synchronous generator,ORC-BPMSG)的精确控制,提出一种基于改进遗传算法(improved genetic algorithm,IGA)优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)逆系统的解耦控制策略。首先,基于ORC-BPMSG的结构及工作原理,推导其数学模型,并分析其可逆性。其次,建立LS-SVM回归方程,并采用IGA优化LS-SVM的性能参数,从而训练得到逆系统。然后,将逆系统与原系统串接,形成伪线性系统,实现了ORC-BPMSG的线性化和解耦。最后,将提出的控制方法与传统LS-SVM逆系统控制方法进行对比仿真和实验。仿真和实验结果表明:所提出的控制策略可以较好地实现ORC-BPMSG输出电压和悬浮力、以及悬浮力之间的解耦控制。

无人机17kW电机振动噪声分析与巡航转速下尖端噪声优化

随着无人机的迅速发展,噪声问题影响消费者体验及AI交互、语音识别等技术,限制了无人机应用潜力。该文针对一台17 kW无人机用外转子永磁同步电机进行研究。为降低电机尖端振动噪声,且保留原电机电磁性能,重点提出优化磁极和定子开槽的方法。具体以平均转矩、转矩脉动等作为约束条件,构建多目标优化数学模型,并利用混合粒子群优化算法求解。该文深入探讨磁极参数、定子开槽对低阶次径向气隙磁通密度空间谐波特征的影响。并对电机转子模态仿真,以研究径向电磁力与空间模态的作用机理。在多转速情况下,以巡航转速为重点,分析整体电机电磁振动噪声特征。最后,仿真和实验结果表明,电机在巡航转速下的尖端噪声显著减小。验证了优化结构对无人机电机尖端振动噪声有明显抑制作用,对解决无人机噪声问题具有重要意义。

整体式外转子潜油永磁电机电磁振动分析

整体式潜油永磁同步电机螺杆泵机组,不同于传统分体式结构,永磁电机内部空间紧凑、结构复杂,易因电磁振动导致机组共振损坏。基于整体式机组电磁方案,开展电机空载、负载气隙磁场及电磁力分析,对定、转子及定转子装配进行模态分析,验证电机在电磁激振力作用下发生共振概率较低。可为该新型人工举升采油装备的研制提供设计依据,加速我国高致密油田水平井的开采进度。

考虑螺杆转子表面质量与硬度的铣削参数优化

为提高多头螺杆转子的加工质量,文章探究了外包络铣削工艺参数对表面粗糙度和硬度的影响,并对工艺参数进行优化。以主轴转速、间歇进给量及加工倍率作为因素进行正交试验,试验结果表明:加工倍率是影响表面粗糙度值最主要的因素,间歇进给量是影响显微硬度值最主要的因素。采用多目标优化算法对工艺参数进行优化,得到最优工艺参数组合如下:主轴转速为191 r/min,间歇进给量为3.1 mm,加工倍率为15%。用该组参数加工可使表面粗糙度值降低17.15%,显微硬度值提高7.60%。文章提出的方法可为工艺参数的优化提供参考。

内置式永磁游标轮毂电机结构参数多目标优化

外转子内置式永磁游标电机采用了磁调制原理,其内嵌永磁的结构能够提供额外的磁阻转矩,在低速大转矩方面有显著优势。研究了V形内置永磁游标电机,针对其磁路结构复杂、电磁参数多、不同性能指标之间难以平衡的问题,选取电磁结构参数作为优化对象,采用有限元的计算方法建立了BP神经网络代理模型,并利用NSGA-Ⅱ进行多目标优化,电机转矩和铁心损耗的优化率均达到10%以上,验证了多目标优化算法在内置式永磁游标电机设计方面的优越性。

5 MW内外转子组合式直驱永磁风力发电机仿真设计

文章通过等效磁路法设计了额定功率5 MW的直驱永磁风力发电机,对比研究了120极/378槽和78极/324槽两种设计方案的超大功率直驱永磁风力发电机性能,从电机结构上解决了超大功率发电机体积过大,不利于运输等缺点,并在此基础上,仿真验证了文章所设计的内外转子组合式5 MW直驱永磁风力发电机是可行的和有效的。

自抗扰控制的永磁外转子提升机矢量控制策略

针对永磁外转子提升机调速系统中负载参数变化和扰动不定等因素的影响,给出一种自抗扰控制与惯量辨识相结合的永磁外转子提升机矢量控制方法。设计了基于卡尔曼观测器的最小二乘法的转动惯量辨识算法,根据辨识的负载转动惯量参数与速度环自抗扰控制,适时调整自抗扰控制策略中的补偿因子参数。结果表明,自抗扰控制优于PI控制,加入惯量辨识的自抗扰控制使系统鲁棒性得到进一步增强,解决了因转动惯量变化而补偿因子不适应的问题,提高了自抗扰控制对负载扰动的抗干扰能力。

聚磁式磁场调制电机设计与分析

聚磁式磁场调制电机是同步电机的一种,具有转矩密度高、效率高、噪音低、可靠性高等优点。在低速大扭矩的传动系统中得到广泛的应用。本文以聚磁式磁场调制电机为模型,运用Ansys Maxwell软件建立该电机的仿真模型。进行边界条件设置、网格剖分、材料赋予及激励设置等。求解并分析模型的反电势、静磁场、瞬态场、Map图等性能。为电机的设计与优化提供参考依据。并制作了样机,实验结果验证了该设计方案的可行性。

组合式电动采茶机的特点与潜在优势

为替补往复式采茶机的技术短板,唯有扬长避短彻底更新基础技术,启用性能优异的圆盘切割和新能源等成熟技术。将圆盘切割刀盘架水平设置,再将若干个刀盘架并联组合在同一个齿底板中构成一个整体,这样既能延长采幅又能设计成对称的机械结构,以满足不同茶区和茶类的采茶机型设计需要。经组合而成的电动采茶机不仅可以化解技术短板,而且有助于提升操作技能和提高机采鲜叶质量。如果说往复切割是采茶机械化的起点,那么圆盘水平切割或将是电气化和自动化的拐点。

六极外转子径向混合磁轴承转子位移自检测

为了解决六极混合磁轴承位移传感器体积大、成本高的问题,提出了一种改进粒子群优化算法最小二乘支持向量机的位移估计方法.首先,介绍六极外转子径向混合磁轴承的结构和工作原理,并推导其径向悬浮力的数学模型.其次,将改进的粒子群算法的惯性权重改变,以实现更快的迭代,并建立了基于最小二乘支持向量机的预测模型,根据改进的粒子群算法优化的参数对预测模型进行了仿真和验证,并比较了改进的粒子群算法和粒子群算法的预测值.最后,进行了静态悬浮实验、动态悬浮实验、扰动实验,验证了该位移估计方法的鲁棒性和稳定性.

外笼型转子磁力耦合器散热翅片研究与设计

针对外笼型转子磁力耦合器调速状态产生热功耗从而产生较大的温升问题,在其外转子外部加装散热翅片以达到减小温升的目的。磁力耦合器工作时转速较大,对传统直翅片翅根底部强度要求较高,结合磁力耦合器工作原理提出了一种斜翅片,以增大轴向空气的流量,提高散热效率。分别从材料、倾斜角度及翅片间隔等方面进行研究设计,结果表明,在确定加工尺寸的前提下,散热面积相同时,斜翅片所需加工材料较直翅片少,最佳散热效率的翅片角度为60°且永磁体温度降低约12.75℃;通过改变翅片间距(即改变总散热面积),得出最佳翅片间距为6 mm,散热能力较其他间距提升约10%。理论计算值与仿真值对比相差约为6.34%,符合设计预期。

天然气用摆线泵设计及仿真分析

针对传统摆线泵的设计方法只关注内外转子的设计,对轴承换热设计、转轴强度设计的重要性有所忽略的问题展开分析研究,运用传热计算、受力分析的方法对摆线泵轴承的冷却和转轴的强度问题进行了分析,经过整机热仿真和弯矩、临界转速校核验证,实现了此二者的设计,再加上验证合格的内外转子设计方法,完成了一款摆线泵的设计,所设计内容对相关工作和研究具有一定的借鉴意义。

某型轮毂外转子永磁电机定转子合装工装的设计

针对某型轮毂外转子永磁电机的特殊结构,分析了电机定转子合装工艺的难点,并提出了相应的解决方案。设计了一种定转子合装工装,通过现场样机组装及试验验证了方案的可行性。

电动滚筒用永磁外转子电机水冷系统的设计与分析

针对皮带运输用永磁外转子电动滚筒电机散热能力弱、转矩密度低、绕组温度高等问题,设计了一套基于710 kW电动滚筒的水冷系统,该系统通过流固耦合的方法建立三维场求解模型,并进行求解计算。同时分析了水道构型、水流量、水套外径、壁厚、水道数量、高度等参数对温升的影响。通过仿真分析和温升试验,验证了所设计的水冷系统有利于提高电动滚筒的散热能力,为进一步提高电动滚筒的转矩密度提供参考依据。

外笼型转子磁力耦合器温度场分析

针对现有笼型转子散热条件差,永磁体易退磁等缺点,提出一种外笼型转子磁力耦合器(OSRMC)。基于OSRMC组成结构及运行原理,给出其热分析模型及损耗原理,并依此论证了OSRMC在转差为33.3%时,其所产生的热功耗最大(为4/27倍的额定功率)。基于传热学原理,给出了OSRMC两种主要的热量交换方式及导热微分方程,并基于集群解析法与区域剖分法得到了OSRMC的有限元法仿真结果。结果表明:OSRMC的主要换热方式为热对流,其主要温升位于笼条与永磁体的耦合处并沿轴向逐渐降低;集群解析法与区域剖分法计算精度相当,但区域剖分法计算速度较快,网格划分难度较大。

内置式永磁电机齿槽转矩削弱方法研究

为抑制永磁同步电机齿槽转矩,减少电机振动与噪声,提出一种定子齿顶开辅助槽与转子外圆偏心的结构来抑制齿槽转矩,提升电机的输出性能.首先建立了定子齿顶开槽前后与主气隙分布函数解析式,分析定子开槽与电机主磁场分布及齿槽转矩的关系,同时分析了转子外圆偏心后对齿槽转矩的影响.以内置3相8极48槽V型永磁同步电机为例,利用有限元法对定子齿顶辅助槽个数、槽宽、槽深、槽位置以及转子外圆偏心距等参数进行优化对比分析,获得最优的参数匹配.结果表明:定子齿顶双矩形对称开槽以及转子外圆偏心的方式能有效改善主气隙磁场分布,抑制电机齿槽转矩,优化后的电机气隙磁密5、11、15、17谐波幅值下降明显,电机齿槽转矩峰值降低了59.6%,反电势波形正弦性增强,平均转矩提升,电机输出性能明显改善.

变频冰箱压缩机用外转子PMSM的研究

为变频冰箱压缩机设计了一款外转子的永磁同步电机(PMSM),并基于二维有限元模型分析了转子壳体壁厚、磁铁厚度以及磁铁形状对电机性能的影响。样机实验结果表明,与常规内转子PMSM驱动的方案相比,由外转子PMSM驱动的变频冰箱压缩机具有能效高、成本低、质量轻、体积小的优点。