梯形Halbach交替极无铁心永磁同步直线电机特性分析与优化设计

针对无铁心永磁同步直线电机(PMLSM)存在推力波动问题以及磁极结构对永磁体利用率的影响,从结构方面着手,提出一种梯形Halbach交替极磁极结构的无铁心永磁同步直线电机,对Halbach阵列进行优化设计。首先通过有限元法对比在Halbach交替极、双层Halbach磁极与梯形Halbach交替极3种磁极结构中PMLSM的电磁性能,分别对气隙磁场谐波成分、空载反电动势、电磁推力以及推力体积比进行计算与对比。其次,采用等效磁化强度法定性分析磁极结构对电机出力性能的影响,并引入Kriging模型,结合多目标优化算法对关键参数进行优化以提高电机平均推力和推力体积比,降低推力波动,得到3个优化目标的Pareto前沿。最后,通过仿真分析验证设计方法的有效性以及电机性能的改善。结果表明:梯形Halbach交替极磁极结构永磁体利用率更高,具有实用价值;梯形Halbach交替极PMLSM能够有效抑制推力波动并保持在7%左右,适用于高精确度加工设备。

基于极-相调制绕组的多相异步电动机/发电机设计

异步电动机的结构简单、坚固、可靠,作为电动机运行得到了广泛的应用。用异步电动机与电力电子变换器构成的起动/发电系统作为独立电源系统是一个发展的方向。本文简述了异步电动机作为电动机/发电机用于独立电源系统的特点,分析了异步电动机/发电机的设计特点,并利用极?相调制技术参照某电源系统对异步电动机/发电机进行了设计计算。

基于代理模型的不对称极永磁电机优化设计

针对不对称磁极V型内置式永磁同步电机进行有限元优化耗时长的问题,提出了基于BP神经网络代理模型的优化算法。基于有限元模型对采样点进行性能计算,构建样本数据库,将转子相关结构参数作为优化变量,以高平均转矩和低转矩波动为优化目标。基于样本数据使用BP神经网络得到代理模型,采用NSGA-Ⅱ算法进行了结构优化。结果表明,优化后的结构参数具有较高的精确度,采样过程比直接基于有限元优化减少了90.7%的有限元模型调用次数。

H315-355防爆电机单元化装配工艺研究与应用

H315-355防爆电机单元化装配工艺应用,解决了B3、B35、B5、V1电机及隔爆电机装配需求;可快速进行轴承压装和端盖压装,提高产能;半自动化装配设备的应用可将装配效率提高25%以上,同时降低工人的劳动强度。

永磁—凸铁复合极直线同步电机多目标优化

提出一种永磁—凸铁复合极直线同步电机(PM-SICPLSM),电机次级为U型分段永磁结构,具有聚磁强、漏磁小的特点。为提升电机整体性能,以推力波动和平均推力为优化目标。首先,通过灵敏度分析得出影响显著的优化参数;然后,构建响应面数学模型;最后,在约束条件下通过多目标粒子群优化(MOPSO)算法求解响应面模型,得出电机永磁最优结构参数。利用有限元法对优化前后的电磁推力、空载反电势及气隙磁密等电磁特性进行对比,经响应面模型和MOPSO结合优化后的PM-SICPLSM不仅增大平均推力还提高了永磁利用率。

多层绕组盘式横向磁通电机及建模分析

针对低速大转矩用盘式横向磁通电机中存在的C型定子结构不稳定,电机尺寸过大和生产效率低,U型定子和E型定子槽满率低、转矩密度小等问题,提出一种将绕组绕制在U型定子铁心两端的多层绕组盘式横向磁通电机拓扑结构。介绍了电机的结构和原理,并建立该电机基于磁阻的三维等效磁网络模型。在考虑永磁体空间漏磁的情况下,对主磁通进行计算并推导了空载磁链、空载反电动势和主要尺寸的关系。通过与双层绕组盘式横向磁通电机齿槽转矩、转矩密度和功率因数三维有限元结果的对比研究,分析所提出电机结构的优越性和有效性。试制出一台样机并进行空载反电动势的实验测试,通过仿真和实验测试的结果对比,验证该建模分析方法的准确性。性。

稀土永磁多极磁环的制备及其应用

介绍了稀土永磁多极磁环的制备及应用,其中重点介绍了多磁极各向异性烧结钕铁硼多极磁环的制备工艺,并对其充磁工艺进行了简单的论述;同时对其应用于无刷直流电动机领域作了相关概述。

极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机多目标优化设计

以降低加工难度与优化气隙磁通密度为目标,设计了表贴式极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机,系统分析了极间隔断Halbach型磁钢参数对气隙磁通密度波形的影响。针对该类磁钢的参数,即磁钢极角和充磁夹角对基波幅值和正弦性畸变率都有影响的特点,提出了对磁钢参数进行多目标优化的方法,设计了以获得基波幅值极大值与正弦性畸变率极小值为多目标的混合全局优化算法,在此基础上,提出了最佳极间隔断Halbach型磁钢参数的选择方法。仿真与实验验证了优化结果选择方法的正确性,进一步验证了极间隔断Halbach型磁钢性能的优越性。

基于转矩模型和改进MOPSO的永磁球形电机磁极优化

为了提升永磁球形电机(PMSM)的输出转矩,应用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对转子球内的永磁磁极尺寸进行优化设计。应用等效面电流和洛伦兹力的原理推导一种八极Halbach磁极阵列永磁球形电机的转矩解析模型,并依托电机原型进行有限元仿真和实验验证。运用空间几何的方法分析了转子球内磁极尺寸之间的约束关系,以自旋转矩和俯仰转矩的幅值为目标,应用改进的多目标粒子群优化算法进行转子磁极尺寸优化。对优化后的电机转矩分布进行有限元仿真验证,并与电机原型做比较。结果表明,优化后的电机转矩分布曲线更优,自旋转距幅值、平均值和俯仰转矩幅值、平均值分别提升了40.8%、31.9%、12.0%、26.8%,验证了所提优化方法的有效性,也为永磁球形电机的磁极参数设计提供了一种寻优方法。

晶圆FAB厂罗茨真空泵用永磁电机研发设计与实验

为满足在晶圆FAB厂内使用罗茨真空泵的工程需求及性能要求,本文设计了一台1.5 kW小体积高速永磁同步电机并将其作为罗茨真空泵用驱动电机。采用多极少槽的极槽配合方案,减少变频器及供电装置中高次谐波对电机运行性能和损耗温升的影响。基于场路耦合思想及商业有限元软件,完成了电机拓扑结构及电磁设计,仿真结果验证了电磁设计及结构的合理性;通过三维温度场研究,表明该设计可应用于真空泵类工程之中。最后对样机进行了电机性能实验,实验数据与设计指标比较吻合,对罗茨真空泵进行性能测试实验,进一步验证了罗茨真空泵驱动用高速永磁电机设计的合理性,新研发电机满足泵的各项性能指标要求,研究工作具有工程实用价值。

远极比三速感应电动机多极时的性能计算

根据远极比三速感应电动机多极时特点，在现有电机电磁计算程序的基础上，提出了多极时改进的等效电路和性能计算方法．通过算例与样机试验结果的对比，其计算精度优于其他的计算方法．

高速永磁外转子爪极电机多物理场分析与驱动系统设计（英文）

由于高频供电与高速旋转的影响,与传统电机相比高速电机设计面临更严峻的问题,如电磁场分析,转子应计算,转子动力学特性和驱动系统。本论文基于高速永磁外转子爪极电机进行研究,推导了电机外转子应力的理论解析表达式,并采用有限元方法对其进行了验证。高速转子的设计应满足其动力学特性要求,利用有限元方法分析了转子动力学特性并与不同转子结构进行了对比。此外,搭建了无位置传感器驱动系统仿真模型,并对高速永磁外转子电机进行实验研究,证实了驱动系统的可行性。

高性能多极磁环研究

介绍了单定子单转子结构盘式永磁电机用铁氧体多极磁环牵引力与磁体形状及材料性能的关系 ,并得出磁环牵引力大小与开路磁感应强度平方成正比、与磁体截面积成正比 ;找到了提高磁环牵引力的有效方法 ;

凸极同步电动机负载突然变化时阻尼绕组暂态电流的计算

本文通过建立阻尼绕组多回路数学模型，对凸极同步电动机负载突然变化时各阻尼条电流．阻尼绕组端部暂态电流分布进行了计算研究，并以一额定功率为５０００ｋｗ、每个极面上放置４根阻尼条的凸极同步电动机为例做了实例计算．

磁极偏转永磁辅助同步磁阻电机优化设计

针对永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动大和转矩不足等问题,提出磁极偏转永磁辅助同步磁阻电机结构,并对电机结构进行多目标优化。为选取出电机最佳的结构参数,利用有限元法对电机进行仿真分析,结合二维等高线法,选出电机结构参数初始优化范围。利用Taguchi法建立初始参数优化正交表,结合所设计的8极48槽电机结构,对正交表中数据进行建模仿真,进而对电机结构参数进行优化调整。根据所提出的方案设计研制试验样机。结果表明:优化后的磁极偏转电机结构转矩提升8.1%,转矩脉动下降5.6%,验证了所提电机结构的合理性。

电动自行车电机及驱动电路的设计特点

介绍电动自行车电机的设计特点，提出一种确定电机额定转速及功率的方法。

有限转角力矩电机设计及优化

针对某型号船用柴油机调速器驱动需求,提出一种爪极式有限转角力矩电机作为位置直流伺服电机并进行性能优化。建立了电机等效磁路模型,推导出模型中各部分磁阻以及磁路不饱和状态下电磁转矩解析式,采用有限元仿真软件对电机尺寸参数进行设计;为改善反电动势波形和降低电机工作转矩波动,建立了电机磁阻转矩数学模型,研究了永磁体极弧系数、定子爪极宽度、气隙长度以及永磁体厚度等结构参数对电机反电动势波形畸变率和转矩性能的影响,并运用遗传算法对磁阻转矩进行了多目标优化。优化结果表明:当永磁体极弧系数取0.84,爪极宽度为25.8 mm,永磁体厚度设计为3.88 mm,气隙长度取3.8 mm时,电机磁阻转矩值最小,优化后电机的反电动势波形畸变率从初始设计时的31.56%降低到23.56%。

螺杆泵用多功率变极调速节能电动机设计

根据地面驱动螺杆泵电动机的实际工况, 提出了分挡多功率单速和变极调速 2种新的电动机设计方案。计算了分挡多功率电动机运行性能, 分析了该电动机在 2种不同功率下的启动性能。根据变极原理设计了螺杆泵用变极调速电动机。使用结果表明: (1) 多功率电动机在低负荷时通过换挡得到较高的效率和功率因数, 具有显著的节能效果; (2) 采用正弦绕组可使变极调速电动机气隙磁动势波形更接近正弦波, 有效地降低了电动机附加能耗; (3) 采用变极调速电动机可以满足螺杆泵工况要求, 达到节能目的。

粘结钕铁硼磁环在高性能永磁式步进电动机上的应用

钕铁硼粘结磁体是一种将钕铁硼磁粉与高分子树脂或塑料或低熔点合金及各种添加剂均匀混合，用模压、挤出或注射成形等方法制成的复合永磁材料。国内外对其机理的研究已比较深入，本课题仅就钕铁硼粘结磁体特别是应用于高性能永磁式步进电动机的粘结钕铁硼多极磁环的制备工艺中的关键问题进行了研究，内容包括：（１）专用粘结剂的选择；（２）磁粉选择；（３）薄壁磁环自动压制成形；（４）表面防锈处理方式的选择；（５）多极充磁；（６）磁环转子整体注射成形。结果表明：在解决了上述关键工艺问题后，粘结钕铁硼多极磁环已批量应用于高性能永磁式步进电动机。

多极数防爆电机分数槽绕组应用实例

通过对YB2-355M2-14电机分数槽绕组分析,明确分数槽绕组设计、排列,合理选择节距的简要思路。