新型双段Halbach阵列轴向永磁联轴器的多目标优化

为了解决传统双段Halbach轴向永磁联轴器转矩性能较低的问题,提出一种新型双段Halbach轴向永磁联轴器,并以转矩性能为优化目标进行多目标优化。采用3D有限元法对新型双段HAMC进行建模,主要分析新型阵列的每个关键参数对新型双段HAMC转矩和转矩密度的影响。通过参数分析,发现转矩和转矩密度不能同时达到最优,需要对提出的新型双段HAMC进行多目标优化,则建立转矩和转矩密度的多项式回归模型和非支配排序遗传算法Ⅱ,以获得转矩和转矩密度的极大值。优化之后的新型双段HAMC,转矩提高了5.60%,转矩密度提高了4.19%。通过气隙磁密与转矩性能分析,进一步验证了新型结构的合理性和多目标优化方法的有效性。

Halbach轴向永磁联轴器的转矩分析与优化

为了提升Halbach轴向永磁联轴器永磁体利用率,采用转矩谐波分析与粒子群优化算法对Halbach轴向永磁联轴器进行分析与优化。建立Halbach轴向永磁联轴器的3D有限元模型,推导气隙磁密与转矩的傅里叶级数表达式。在有限元分析和计算的基础上,对气隙谐波次数和端部效应进行分析,发现特定的谐波分量可以有效产生稳定的转矩。为了定量比较和提升转矩性能,对Halbach阵列关键参数进行参数分析,对比多种基于粒子群算法的优化方法,采用数学模型与优化算法相结合的设计优化方法对Halbach轴向永磁联轴器进行优化。在转矩相同的约束下,优化后的Halbach轴向永磁联轴器转矩密度提升7.56%。通过有限元仿真结果验证了转矩谐波分析与粒子群优化方法的有效性。

Design of a PCB stator coreless axial flux permanent magnet synchronous motor based on a novel topology Halbach array

A novel topology Halbach permanent magnet array is proposed and applied to the design of a printed circuit board(PCB) axial flux permanent magnet(AFPM) motor. Compared with the traditional coreless AFPM motor, this novel topology for a Halbach permanent magnet array PCB stator AFPM motor has larger air-gap magnetic flux density and air-gap flux per pole. The magnetic flux leakage is effectively reduced, and the air-gap magnetic density is close to the sine wave. Results of the finite element analysis and prototype experiments verify the feasibility and effectiveness of the novel Halbach permanent magnet array PCB stator motor. A reference basis and practical value for the design of the PCB AFPM motor are provided.