新型小功率平板式TFPM设计研究

针对传统横向磁场永磁电机(TFPM)制造工艺要求高、转矩脉动大的缺点,笔者提出了一种新型小功率四相平板式TFPM结构。采用SolidWorks软件为该结构电机建立了三维模型,对其"力-位移"特性进行了研究,在Ansys环境下进行电磁场有限元分析,设计出一台样机,并完成了初步测试。实验结果表明,新型TFPM简化了拓扑结构,降低了工艺要求,较好地抑制了转矩脉动,整个系统工作稳定。这种新型TFPM具有较高的实用性与创新性。

四相平板式TFPM模糊PID控制系统的设计

针对四相平板式横向磁场永磁电机非线性、时变性的特点,采用单一传统的PID控制无法达到满意的控制效果,提出了一种复合控制即模糊PID控制算法。借助于模块化建模仿真工具搭建系统仿真模型,进行模糊PID与传统PID控制的对比研究,仿真结果表明模糊PID控制精度高,动态响应速度快,静态误差小,对外部扰动(负载扰动)具有很强抑制能力并且对电机参数变化也具有较强的自适应性。解决了四相平板式横向磁场永磁电机非线性、时变性特点的控制问题。

四相平板式TFPM正弦波驱动研究

针对四相平板式TFPM在运行时存在转矩脉动、转换效率低的问题,根据电机本身的反电动势波形,提出一种新型正弦脉宽调制(SPWM)控制方法。在分析四相平板式TFPM工作原理和驱动方式的基础上,采用SPWM的控制方法并以135°的导电模式驱动电机。实验结果表明,SPWM控制方法能提高电机的转换效率,在低转速时,转换效率提高8%;在额定转速下,转换效率提高11%,并能减小电机的转矩脉动。

TFPM电机的振动与电磁噪声分析

文中研究了一种新型特种电机机—横向磁通永磁电机,通过Ansys Maxwell,计算了空载气隙磁场和电磁力,然后将电磁力加载在电机定子齿上,研究电机的谐响应和声场。通过对本机固有频率的分析,找到产生较大振动和噪声的原因,为抑制该类电机的电磁振动与噪声提供了理论支持。

横向磁场永磁电机的研究与发展现状

详细分析了横向磁场电机的工作原理和结构特点 ,系统介绍了其拓扑结构和研究现状 。

混合铁心横向磁通永磁电机的设计与分析

阐述了横向磁通永磁电机(transverse flux permanent magnet motor,TFPM)的结构特点与软磁复合(soft magnetic composite,SMC)材料的优点,提出硅钢、SMC结合的混合铁心TFPM。为了分析电机转矩及其影响因素,推导了转矩解析公式。基于3D有限元模型,通过静态磁场分析求出了式中永磁体磁链幅值及线圈电感2个变量;通过瞬态磁场分析,得到了电机的空载电动势、空载磁链、一相转矩及其平均值,转矩有限元结果与解析结果一致。样机测得的空载电动势验证了分析的正确性。结果表明,混合铁心TFPM不但结构简单、加工方便,而且转矩密度高、易于模块化。

三种平板式横向磁场永磁电机的电磁场有限元分析对比与实验研究

针对3种不同结构的平板式横向磁场永磁电机(TFPM),对其"力-位移"特性和定位力特性进行了研究。首先分析了平板式TFPM的结构与磁通路径,对单相通电时的电磁力、磁共能与转子位移之间的关系进行理论计算,再应用Maxwell软件对平板式TFPM的3种典型结构的电磁场进行分析,求得了这3种结构在一定电枢电流下电磁力随电角度变化的关系曲线。通过对比有限元计算与理论分析的结果,验证了理论分析的正确性。最后通过对不同结构的推力特性的分析比较,设计出一种较优的平板式结构样机,并对其做了实验测试。

横向磁场永磁电机系统建模与仿真

根据横向磁场永磁电机的数学模型,利用MATLAB/Simulink软件平台及SimPowerSystems工具箱丰富的模块库,建立了横向磁场永磁电机控制系统的仿真模型,仿真和实验结果的一致,验证了仿真模型的正确性。

定子叠片式外转子横向磁通永磁电机设计

横向磁通永磁电机具有较传统永磁电机更高的转矩密度,但其存在漏磁与齿槽转矩大等不足。为了实现兼顾抑制其漏磁和齿槽转矩的研究目标,论文开展定子叠片式外转子横向磁通永磁电机的设计研究,首先介绍建议的外转子横向磁通永磁电机拓扑结构并建立其三维有限元仿真分析模型;然后通过在永磁体周向设置间隙和定子间设置辅助定子相结合,并对永磁体周向间隙和辅助定子进行优化的措施,确定定子叠片式外转子横向磁通永磁电机设计方案。最后,加工制造了样机,通过样机的实验测试证实设计方案的合理有效性。

具有公共联接定子铁心的横向磁场永磁电机二维场模型及磁场分析

介绍一种新型具有公共联接铁心的横向磁场永磁电机的定子组成及其结构特点,主要讨论了采用传统基于单元极三维等效磁网络法进行这种特殊结构形式电机磁场分析的局限性和存在的问题;进而建立了相应的二维场物理模型,并进行了有限元计算,重点分析了公共联接铁心所造成的极间磁路耦合及其对绕组磁链和感应电动势等所产生的影响。样机试验证明了上述分析的正确性。

横向磁场永磁电机方波控制及仿真

简要介绍横向磁场永磁同步电动机(TFPM)原理,对四相TFPM电机进行数学分析。在MATLAB/Simulink平台上建立电机及控制模型。在此基础上对电机在不同超前角及不同导通角度的情况下进行电流及效率分析,并将仿真结果与实验结果对比分析,比较结果说明该仿真方法对实际控制方式具有重要的指导意义。

Stationary-frame current control strategy for transverse flux permanent-magnet machine

A new stationary-frame AC current control strategy that can eliminate steady-state errors is discussed and applied to the control of transverse flux permanent-magnet machine （TFPM）. Based on the principle of modulation and demodulation, this AC controller can achieve the same frequency response characteristic as the equivalent DC controller. Validity of the TFPM control system using this current control strategy is confirmed with simulation results.

新型横向磁通永磁电机电磁场有限元分析

为了验证新型四相横向磁场永磁电机(TFPM)的可行性,为其建立了模型并进行电磁场有限元分析。采用Solidworks软件,为其新型拓扑结构建立了三维模型;在Maxwell 3D仿真环境下进行网格划分,材料赋值,定义边界条件等操作,对其磁通密度、自定位力、电磁力、转矩等参数进行了三维电磁场有限元分析。实验证明,样机运行平稳,四相结构设计减小了电机自定位力,有效抑制了转矩脉动,有限元仿真结果与实验结果一致,验证了该拓扑结构的可行性。

外转子聚磁式横向磁通永磁电机设计

与传统永磁电机相比,横向磁通永磁电机(TFPM)具有更高的转矩密度,但存在漏磁与齿槽转矩较大等不足。为此,开展了兼顾抑制漏磁和齿槽转矩的表贴式TFPM设计与优化的有限元分析及实验证实的研究工作,但是该方案实际存在辅助定子固定困难的不足,迫切需要开展在体积及永磁体用量近乎均等的条件下,实现不逊色于具有辅助定子表贴式TFPM性能的横向磁通永磁电机的设计工作。论文提出了一种无辅助定子的聚磁式TFPM拓扑,首先基于有限元分析(FEA)确定了兼顾抑制漏磁和齿槽转矩的定子齿宽,再使用定子斜齿进一步地抑制聚磁式TFPM的齿槽转矩,并通过FEA验证了聚磁式TFPM设计方案的合理有效性。

机器人用直驱永磁电机研究与发展综述

直驱永磁电机以其直接驱动负载、低损耗、高力矩密度和高控制精度等优越性能,成为机器人直驱系统的重要设备之一。介绍了机器人用各类直驱永磁电机的拓扑结构、工作原理以及国内外的研究现状,剖析了直驱永磁电机的设计分析方法、控制技术以及分析了各自优缺点,展望了机器人直驱式永磁电机未来的研究发展趋势。

平板式横向磁场永磁电动机三维有限元分析

平板式结构是横向磁场永磁电动机中较为简单的一种结构，文中对平板式结构的定位力特性和“力-位移”特性进行了理论研究。应用Ansoft有限元分析软件对平板式的几种典型结构进行三维建模，并求得了几种结构在一定电枢电流下电磁力随电角度变化的关系曲线。通过比较有限元计算与理论分析的结果，验证了理论分析的正确性。然后对不同结构的出力特性进行了分析比较，提出一种较优的平板式结构，为平板武横向磁场永磁电机的优化设计抛砖引玉。

横向磁通永磁电机最大转矩电流比控制方法研究

本文针对横向磁通永磁电机的功率因数,研究了最大转矩电流比控制方法,实现了横向磁通永磁电机最大转矩电流比控制仿真系统。仿真结果表明了该方法对提高横向磁通永磁电机动态性能和改善系统的功率因数的有效性。

横向磁通永磁电机定子系统受力分析

横向磁通永磁电机磁路与电路分离,提高磁密或提高电负荷时相互不受影响,在保证二者的同时实现电机的高转矩密度,适用于某些特殊场合,故对该类电机的研究受到越来越广泛的关注.径向结构与盘式结构永磁电机,其振动与电磁噪声特性已经得到深入研究,并取得一定成果,而对于横向磁通永磁电机,其结构复杂,定子系统振动及电机电磁噪声特性极少被研究.由于定子所受电磁力是电机振动及电磁噪声的主要原因,拟对一台15 kW横向磁通永磁电机定子系统进行受力分析.为分析该类电机的振动及电磁噪声特性,文中计算了样机空载气隙磁场、反电动势、定子内外齿气隙磁密、定子内外齿所受径向与切向电磁力,并得出相应结论.