铁氧体永磁辅助同步磁阻电机多目标优化设计

铁氧体永磁辅助同步磁阻电机具有高效、高转矩密度、高性价比等优点,然而其转子结构复杂,多物理场综合优化设计困难。本文基于拉丁超立方采样方法,建立径向基函数神经网络代理辅助模型以考虑永磁辅助同步磁阻电机非线性、非周期性指标特性对优化效果的影响,再利用NSGA-II算法对电机电磁效率、转矩脉动和材料成本等进行多目标优化设计。基于该模型,以一台15 kW、1500 r/min的铁氧体永磁辅助同步磁阻电机为例,分析了转子肋宽、空气层占比等因素对电机转子强度、转矩等特性的影响,得到了以效率、转矩脉动、力学性能和成本综合性能最优的电机设计方法,为同类型电机设计提供重要参考。最后对铁氧体永磁辅助同步磁阻电机样机的效率、转矩进行实验测试,通过将优化设计结果和实验结果对比,验证了该优化设计方法的有效性和准确性。

异步起动永磁辅助式磁阻同步电动机研究

异步起动稀土永磁同步电动机面临制造成本的挑战。如何在保证电机性能的前提下,用低成本的铁氧体替代钕铁硼永磁材料,是异步起动永磁同步电动机研究中的一个重要课题。本文研究异步起动铁氧体永磁辅助式磁阻同步电动机,首先介绍永磁辅助式磁阻同步电动机的最大磁阻转矩原理,接着分析其起动特点,最后构建30 kW永磁辅助式磁阻同步电动机模型并进行仿真分析。

转子结构对异步起动铁氧体电机退磁影响研究

异步起动铁氧体永磁辅助磁阻同步电动机在起动过程中定子电流大,铁氧体面临较大的退磁风险,严重影响了电机的正常运行。采用有限元瞬态场的分析方法分析了电枢磁场对永磁体退磁的影响,研究了不同导条及磁钢布置对电机不可逆退磁的作用规律。仿真结果显示,采用交轴转子导条及直轴永磁体的转子结构可大幅降低永磁体不可逆退磁风险;异步起动铁氧体电机和异步起动钕铁硼电机的对比分析表明,该电机结构具有较好的工程价值和应用前景。

铁氧体助磁的五相同步磁阻电机一相开路研究

当传统三相永磁同步电机发生一相开路故障后电机的转矩输出能力下降,转矩波动大,五相永磁同步电机具有输出转矩波动小和容错能力强的突出优点,在电动汽车、军事和伺服电机场合中应用十分广泛。由于五相电机成本随着相数的增加而增加和铁氧体具有的价格优势,五相电机转子中采用铁氧体助磁结构。为了研究铁氧体助磁的五相同步磁阻电机发生一相开路故障后电机的容错性能,采用了故障前后总磁动势不变原则的容错控制策略,合理调整剩余四相电流幅值和相位来探讨电机一相开路后的电机性能。建立铁氧体助磁的五相同步磁阻电机(PMa-SynRM)有限元分析(FEA)模型,对五相电机正常、一相开路故障和采用容错控制(FTC)策略后3种状态的转矩波动、效率、转子受到不平衡径向磁拉力、铁氧体的退磁和电机温升情况进行了分析对比。结果表明:在一相开路故障状态下,电机的转矩脉动和转子受到不平衡径向磁拉力变大。采用容错控制后,电机转矩波动、转子受到不平衡径向磁拉力和铁氧体的退磁风险得到改善,但由于铜耗的增加造成电机的效率降低,整体温度升高,一相开路故障和采用容错控制后的绕组温度均呈现不均匀分布。在五相电机一相开路的研究基础之上,为五相及更多相的电机的探究提供依据。

电动汽车用混合永磁辅助同步磁阻电机的转子优化设计

由于稀土材料的特殊性,其制造成本在逐步上升,而铁氧体材料成本较低,电机设计时可考虑将其替代部分钕铁硼的方案,以节省成本。建立了永磁辅助同步磁阻电机的数学模型,推导了电机的电磁转矩方程;根据性能需求对电机进行了初步设计,同时提出了三种混合永磁的方案,对比分析了三种方案的性能及抗退磁能力,选取了最优方案并进行了转矩针对性优化,验证了该方案的安全性;将优化后的方案与钕铁硼电机进行了性能及成本对比,优化后的混合永磁方案相比钕铁硼电机虽然转矩脉动及叠长均有所增加,但成本降低了6%,磁阻转矩提升了10.8%,有一定实用价值。

新型异步起动铁氧体电机转子结构设计

异步起动永磁同步电机受到越来越多的关注,但钕铁硼永磁材料高昂的价格使其难以普及。为提高异步电机的性能,且避免大幅增加成本,提出了一种基于铁氧体永磁材料的转子和转子导条非均匀分布的新型异步起动电机拓扑结构,相对于传统的转子导条均匀布置的方式,新结构电机有效地提高了电机稳态性能。并对电机转子结构进行了优化设计,提高了电机的起动性能和同步能力。采用有限元方法对电机进行了仿真分析,结果表明新结构异步起动铁氧体电机有效改善了传统异步电机的性能指标。

铁氧体单相永磁辅助磁阻同步电动机研究

研究一种新型铁氧体单相永磁辅助式磁阻同步电动机。这种电机与钕铁硼永磁单相同步电动机效率接近,但制造成本低,具有较高的性价比。文章首先对同一规格的单相异步电动机、钕铁硼永磁单相同步电动机和铁氧体单相永磁辅助式磁阻同步电动机三种单相电机进行了建模及仿真比较,然后分析了铁氧体单相永磁辅助式磁阻同步电动机的稳态性能,最后给出了22 W铁氧体单相永磁辅助式磁阻同步电动机样机的部分实验结果及其分析。

电动汽车分布绕组铁氧体电机的电磁设计

电动汽车驱动用铁氧体电机多用分布式定子绕组。以60 k W电动汽车驱动用电机为例,采用计算机仿真方法,研究分布绕组铁氧体电机电磁设计中极槽配合、磁钢布置对转矩能力和性能的影响,同时讨论铁氧体磁钢的不可逆退磁问题,得出能够指导工程实践的有益结论。

永磁辅助同步磁阻电机电磁振动的分析与抑制

简要总结了永磁同步电机电磁力产生的机理及特性,对一台振动噪声较大的铁氧体永磁辅助同步磁阻电机(PMSynRM)进行振动测试分析,并采用二维有限元仿真,分析了该电机气隙电磁力的阶次和频率特性,得出齿槽效应产生的电磁力(转矩脉动)是导致其振动大的原因,从而提出了基于不同永磁体层极弧组合的优化方法,得出较优的两组极弧组合方案,有效降低了PMSynRM的电磁力及转矩脉动,实现电机电磁振动噪声的优化。通过样机振动测试,进一步验证了该改进方案的减振效果,并确定最终方案。

铁氧体永磁辅助同步磁阻电机抗退磁设计优化

简要介绍了铁氧体永磁体退磁原理特性,通过有限元仿真分析了一台36槽6极铁氧体永磁辅助同步磁阻电机永磁体退磁分布特性,根据其退磁特性,提出了不等厚永磁体、永磁体内移、永磁体槽切边等改进结构,并仿真验证其退磁改善效果,对比了各改进结构对永磁体用量、电机效率、退磁率的影响,确定最终方案。仿真结果表明,通过转子结构的优化,可以有效改善铁氧体永磁辅助同步磁阻电机低温不可逆退磁,具有更广泛的应用场合及应用前景。