Variable-Flux Outer-Rotor Permanent Magnet Synchronous Motor for In-Wheel Direct-Drive Applications

In-wheel direct-drive is the most efficient driving mode for electric vehicles,and it is the trend for applications in the future.In this paper,a novel variable-flux outer-rotor permanent magnet synchronous motor with a hybrid magnetic structure design is developed.Due to the hybrid magnetic pole with Nd-Fe-B and Al-Ni-Co permanent magnet(PM),the air-gap flux can be adjusted by changing the magnetization states of Al-Ni-Co PM,which is beneficial to realize a wide range of speeds and loads from the electromagnetic structure design.Firstly,basic structure features of the motor and the flux-adjusting principle are introduced.The design and calculation method of the PM dimensions is derived based on magnetic circuit analysis.Then the Preisach hysteresis model of Al-Ni-Co PM is described and is adopted to analyze the motor performance with the coupling of the time step finite element method(FEM),and the magnetization are investigated.Finally,the operational performance of the proposed motor is obtained by simulation,which verifies the design.

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。

防爆型外转子三相异步电动机防爆结构设计

通过对防爆型外转子三相异步电动机的防爆结构设计,壳体厚度的计算,确定了防爆接合面的基本参数,并经过型式试验判定,该设计合理满足防爆性能要求,该技术可推广应用。

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。

新型双凸极永磁记忆电机的特性分析

将记忆电机的概念运用到双凸极电机设计中,提出一种新型的双凸极永磁记忆电机。由于该电机中采用了具有高剩磁、低矫顽力的铝镍钴,使得在几乎不产生额外损耗的情况下就可以方便地实现在线调磁,从而实现真正意义上的弱磁。同时,该双凸极永磁电机的结构特点决定了电枢反应几乎不会影响永磁体的磁化状态,保证了永磁体工作点的稳定性。该文提出一种简化磁滞模型与常规有限元时步法结合的方法,计算分析了电机各项性能,并与样机的试验结果进行比较,验证了该电机的设计思想与分析方法。

桥式起重机用细长型外转子永磁电机的研究设计

传统桥式起重机传动系统由电机、联轴器、减速机、卷筒组成,传动系统复杂,噪声大,抗冲击能力差。针对细长型外转子永磁的设计进行研究,结合桥式起重机运行特点,提出电机的结构形式及运行特性曲线,着重研究极槽配合、气隙长度、漏磁系数等参数对细长型永磁电机设计的影响,实现电机与卷筒一体化,使传动系统体积小、结构简单、噪声低、可控性强、节电、节材;同时,对于外转子永磁电机的温度场和电磁场进行了分析计算。通过30t桥式起重机的现场运行与测试,证明了研究设计方法的正确性以及在起重机上应用的可行性。

内外双转子系统支撑轴承不对中分析

针对航空发动机内外双转子系统不对中问题,以某航空发动机转子系统为对象,运用转子动力学有限元分析方法,给出内外双转子系统中介轴承的处理方法,建立内外双转子系统动力学模型。通过数值计算,得到该双转子系统的固有频率和振型,对比分析考虑外转子(高压转子)支撑轴承不对中的转子振动响应。

外永磁转子爪极电机磁路模型的建立与参数计算

外永磁转子爪极电机是近年来出现的一种新型结构电机,在节能调速和汽车电气系统中具有很好的应用前景。本文在对该种电机的结构特点以及运行机理进行综合分析的基础上,详细分析了电机复杂的主磁通及漏磁通情况,并建立了其简化的等效磁路模型。之后根据电机的结构特点推导出了磁路模型中磁阻和电机电抗参数的解析计算公式,并通过磁路模型得到了该种电机的反电动势计算式。为了验证磁路模型的正确性,本文研制的实验样机的实验结果与磁路模型计算值的一致性表明了理论工作的正确性和可行性。该研究工作为该种新型结构电机的深入研究打下了技术基础。

一种车用双极性横向磁通永磁电动机

针对当前横向磁通永磁电机绕组磁链单极性影响电机出力进一步提高的问题,提出一种实现磁链双极性的横向磁通永磁电动机。该电机采用外转子型,电枢绕组和永磁体都位于定子上,磁通路径分析表明绕组匝链的磁通为双极性。基于电动机的基本结构和工作原理,依据电机设计理论推导出了电动机功率与尺寸之间关系式,采用有限元计算分析了电机主要尺寸对永磁磁链的影响。以此为依据确定了一台三相600 W样机的尺寸,利用有限元法对静态特性和瞬态特性进行了仿真计算,包括空载时电机磁场分布和绕组反电势,为了验证理论分析的正确性,最后对制作的600 W样机进行了实验验证,实验结果与理论分析具有很好的一致性。