Comparative Study of Novel Axial Flux Magnetically Geared and Conventional Axial Flux Permanent Magnet Machines

In this paper,a performance comparison between the novel axial flux magnetically geared machines(AFMG)and the conventional axial flux YASA machine is presented.The AFMG and YASA machines have the same stator construction in which segments are equipped with concentrated windings to form the stator.However,the AFMG machine has two rotors with different pole-pair numbers.Magnetic gear effect can be obtained to increase the torque density.The performance comparisons at no-load and on-load conditions are then studied by 3D-finite element analysis(FEM).Moreover,both machines are prototyped,tested and compared.

聚磁式转子轴向磁齿轮复合电机的有限元分析

在系统介绍轴向磁齿轮复合电机基本工作原理的基础上,提出了一种具有聚磁式转子的轴向磁齿轮复合电机。采用有限元分析方法对复合电机的电磁性能进行了三维数值仿真分析,验证了电机结构的合理性,并详细分析了聚磁式转子结构参数对电机输出转矩与轴向磁拉力的影响,得出转子参数对转子两侧圆周和轴向磁拉力的影响相似,为后续的试验研究提供了理论参考。

新型轴向磁通调制式复合电机的设计与分析

提出了一种新型的低速轴向磁通调制式复合电机,该电机主要应用于电动汽车上。与传统的轴向磁通调制式复合电机相比,具有转矩密度大、结构简单等优点。介绍了该电机的工作原理,并通过有限元分析的方法对此电机与传统的轴向磁通调制式复合电机以及径向式磁通调制式复合电机的稳态运行特性进行了分析与比较。计算结果证明了新型轴向磁通调制式复合电设计合理,具有低速大转矩的性能,在电动汽车驱动领域具有一定的研究意义和应用价值。

三种充磁方式轴向磁齿轮的磁场和转矩特性比较

依据永磁体充磁方向和排列方式的不同,轴向磁齿轮可分为轴向充磁磁齿轮、聚磁式轴向磁齿轮和Halbach式轴向磁齿轮。采用3D有限元法对三种轴向磁齿轮的磁场、转矩特性和轴向力进行了比较。基于气隙磁场的谐波分析,利用公式计算出各次谐波磁场产生的转矩和轴向力,得出各次谐波磁场对转矩传递和轴向力的作用。比较表明,聚磁式轴向磁齿轮的转矩能力和永磁体利用率最大,比轴向充磁磁齿轮提高了17.5%和32.6%,比Halbach式轴向磁齿轮提高了2%和15.1%。Halbach式轴向磁齿轮的气隙中引起转矩波动的磁场谐波的幅值最小,转矩波动也最小。轴向充磁磁齿轮低速转子的轴向力最小,比聚磁式轴向磁齿轮小38.3%,比Halbach式轴向磁齿轮小32.7%。

轴向磁场调制型磁力齿轮设计与验证

与传统机械齿轮箱不同,轴向磁力齿轮采用电磁变级变速原理,使得输入端和输出端之间无机械接触,具有无磨损、不需润滑、免维护等优点。采用二维动态场与三维静态场有限元法设计了磁力齿轮,样机试验数据比较表明,该有限元算法准确,样机设计合理可行。