新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG设计与分析

为解决传统Halbach永磁阵列无铁芯轴向磁通永磁发电机(AFPMG)由于磁极永磁体用量增加而导致功率密度降低的问题,提出了一种变辅助磁极参数(极角和充磁夹角)的新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG.采用三维有限元法,对新型三段Halbach永磁阵列辅助磁极极角和充磁夹角进行了多目标优化设计,从而确定了最佳辅助磁极参数.最后对比了无铁芯AFPMG中采用不同磁极结构对发电机电压波形质量和功率密度的影响.结果表明：新型永磁发电机可以使发电机电压正弦波畸变率由2.40%下降为0.44%;相较传统两段Halbach和传统三段Halbach永磁阵列的无铁芯AFPMG,新型永磁发电机功率密度得到显著提高;新型永磁发电机的永磁体用量减少了16.68%,进而减轻了转子盘质量,使发电机更加适于低风速下稳定发电.     

内置式U形永磁同步发电机转子结构优化

针对永磁同步发电机齿谐波含量大、电压畸变率高及存在齿槽转矩的问题,对内置式U形永磁同步发电机转子结构进行了优化.研究了齿槽转矩产生的原因,以6极72槽内置式U形永磁同步发电机为例,利用有限元方法分析磁极偏移程度及非均匀气隙程度对齿槽转矩及电压畸变率的影响.分析了圆形轴向转子通风道位置对永磁同步发电机性能的影响.结果表明:磁极偏移可以使齿槽转矩相位发生周期性变化,当磁极偏移0.5齿距时,所对应齿槽转矩最小,约为原来的25%;永磁同步发电机的齿谐波含量、电压畸变率及齿槽转矩随非均匀气隙程度的增加而降低;当转子通风道位置处于合适位置时,在去磁最严重的情况下,永磁体最小磁密面的磁密最大,说明适当的转子通风道位置可以降低永磁体的退磁风险;对于文中发电机,当转子通风道位置顺时针偏转2°机械角度时,永磁磁钢最小磁密面的磁密最大为0.331 7 T.     

中心部分分段Halbach永磁同步轮毂电机解析计算与优化设计

针对永磁同步轮毂电机转矩脉动和涡流损耗大的问题，提出一种主磁极中心部分分段结构。采用Halbach充磁方式，永磁体主磁极中心部分分段，边界磁极与主磁极不等宽不等厚。首先，在二维极坐标系下构建解析模型，采用精确子域模型法，对解析模型在空载、电流源激励及负载下的气隙磁密和转矩进行计算。其次，建立10极12槽永磁同步电机模型并对其进行有限元仿真验证，提出一种分级优化方法，对电机结构参数进行优化，从而达到降低永磁同步电机气隙磁密谐波畸变率、转矩脉动及涡流损耗的目的。最后，与相关8种磁极结构永磁同步电机模型的各项电磁性能展开对比。结果表明：分级多变量多目标优化算法提高了优化效率与精度；十字型主磁极中心部分分段Halbach永磁同步电机可以显著减小涡流损耗，有利于牵引电机过载运行；H型主磁极中心部分分段Halbach永磁同步电机可以显著降低转矩脉动，提高电磁转矩和机车稳定运行能力。     

电动汽车非对称混合磁极永磁电机优化与分析

针对传统稀土永磁电机稀土材料用量大、齿槽转矩过高等问题，提出了一种非对称混合磁极永磁电机结构。首先，建立等效磁路模型；其次，对电机进行参数化建模，选取铁氧体宽度等电机参数进行灵敏度分析，根据灵敏度结果，分别采用BBD算法与MOGA-Ⅱ法相结合的混合算法和CCD多目标算法优化；最后，确定电机的最优尺寸参数，分析比较非对称混合磁极永磁电机与传统V型电机的电磁性能。结果表明，相较于传统V型结构电机，非对称混合磁极永磁电机的转矩脉动与齿槽转矩分别降低14%和71%，且钕铁硼材料使用量减少14.3%。因此，所提出的新型电动汽车非对称混合磁极永磁电机结构有效解决了稀土材料用量大、齿槽转矩过高等问题，为汽车用永磁电机提供了一定的理论参考。     

兆瓦级永磁直驱风力发电机瞬态场分析

永磁直驱风力发电机是风力发电的中核心装备,其设计分析具有重要意义.分析了永磁同步电动机转子磁极结构和永磁材料性能,利用Ansoft软件对兆瓦级永磁直驱风力发电机进行瞬态场电磁分析.得到了空载、负载运行时永磁直驱风力发电机磁场分布.为永磁直驱风力发电机的设计提供有效参考.     

内嵌式变频永磁同步电动机设计及性能分析

采用有限元法分析了内嵌式变频永磁同步电动机转子永磁体各尺寸对电机气隙磁密和静动态特性及性能影响,研究了矩形和V形两种永磁体结构转子的永久磁极各尺寸选择依据和范围,利用分析结果分别设计了矩形和V形永磁体转子两种内嵌式永磁同步电动机。针对所设计的矩形永磁体转子内嵌式变频永磁同步电动机的交直轴电感参数和永磁体磁链值进行了有限元计算,对电机参数的实验测试结果证明了理论分析的正确性,分析结果为内嵌式变频永磁同步电机的设计和参数计算提供了理论依据。     

6kVA三相永磁发电机中频逆变单相工频电源的设计

稀土永磁发电机具有结构简单、效率高优点,但是永磁体的工作点随着负载变化而变化,而且产生的气隙磁场是方波形,因此电压的调整率和波形畸变率都比较大.本文介绍采用SPWM脉宽调制方式,通过交-直-交变换,把稀土永磁发电机三相中频电压变换成单相工频电压的设计,实测样机性能说明本系统具有效率高、电压的畸变率和调整率小的特点.     

自励复合励磁稀土永磁发电机的设计与性能分析

稀土永磁发电机(REPMG)气隙磁场是由永磁体提供的,具有结构简单、效率高等特点,但是永磁体工作点由于负载电枢反应产生动态变化而无法调节,导致REPMG气隙磁场无法调节,所以电压稳态调整率比电励磁发电机大得很多,本文研究自励复合励磁稀土永磁发电机(SEHEREPMG)的设计,采用实时检测负载电流自动调节自励励磁电流来补偿电枢反应,实现REPMG气隙磁场可调,通过分析典型规格样机实测性能表明可以减小REPMG的电压稳态调整率,具有工程实用性。     

永磁直线波力发电机的磁场分析与参数计算

为了直接把海洋的波浪能转换为电能,提出了一种永磁直线波力发电机。设计了电机的结构。以一个定子模块数为3,振子永磁体磁极数为5的直线发电机为例,采用电磁场有限元方法分析了电机磁场和空载感应电动势,求解发电机定子绕组的电感参数,计算了发电机的功角特性曲面。对感应电动势的实验结果与计算结果进行比较,相对误差为6.8%。该型永磁直线波力发电机在振子速度为0.9m/s时最大输出功率可达80W,能够有效利用海洋波浪能发电。     

5MW直驱永磁风力发电机的电磁设计与计算

5 MW直驱永磁风力发电机为大容量永磁发电机,在进行电磁设计时需考虑到其独特性.阐述了该电机主要尺寸、极槽数和永磁体尺寸的确定方法,同时给出了主要电磁参数的磁路法计算结果.由于磁路计算无法得到电机的准确运行参数和运行特性,对电机进行了电磁场有限元计算,并论述了不同运行情况时的计算方法.有限元计算结果表明电机电磁设计合理,电磁性能满足额定要求.     

基于Maxwell和Simplorer的2 kW低速永磁发电机设计

针对低风速、风资源欠佳且用电困难的地区,为改善风力发电机的低速发电性能,提高风能利用率,设计了一种应用于2 kW风力发电机组的低转速永磁发电机,利用磁路法对2 kW永磁发电机进行电磁设计,获得发电机的主要尺寸参数,其中定子内径为180 mm,铁心长度为90 mm,永磁体宽度为20 mm,永磁体厚度为4.5 mm。采用ANSYS Maxwell软件进行二维建模并分析其空载和负载情况下的磁场分布,通过ANSYS Maxwell和Simplorer联合对其仿真,对其瞬态特性进行分析。在此基础上研制了低转速永磁风力发电机样机,通过对比发电机转速在256～400 r/min时,样机试验与仿真的功率值和效率值,二者的最大误差为4.47%,低于5%,结果表明该低转速永磁发电机设计可行。     

内置式Halbach永磁同步电机的参数敏感度分层优化设计

针对内置式永磁同步电机齿槽转矩和转矩脉动大引起的振动噪声问题,提出一种转子开辅助槽的内置式Halbach永磁同步电机结构。首先,计算电机电磁转矩、气隙磁密、齿槽转矩的解析函数,并建立电机仿真模型。其次,利用参数敏感度和中心复合设计响应面相结合的分析方法对电机结构参数进行分层优化,两层分别采用最大最小蚁群算法和参数扫描法寻优。最后,将优化后的结构与相同永磁体体积的普通V型、倒三角型和倒三角开槽型3种电机的电磁性能进行对比。结果表明：所提出的内置式Halbach开槽型永磁同步电机在不损失电磁转矩的基础上,大幅度降低了齿槽转矩,抑制了转矩脉动,改善了气隙磁密和反电势波形的正弦度,有效提升了电机的电磁性能。     

非均匀磁极盘式无铁心永磁ISG电机设计与分析

为了提高集成式起动-发电机(ISG)的输出特性,降低电机成本,利用Halbach阵列永磁体理论,结合盘式电机三层叠式绕组技术,提出非均匀极弧长度Halbach盘式无铁心永磁ISG电机。首先,分析了电机结构及特点和电磁场计算过程。其次,以电机气隙磁场分布作为设计指标,利用三维有限元分析软件对电机的永磁体极弧比例、电枢直径比、转子轭部厚度等结构参数进行参数化优选。与预估结构参数对比表明:优选后电机永磁体主副磁极比例为5∶2∶1∶2时,气隙磁密基波幅值提高了9.72%。三层叠式绕组可增加线圈有效边长度,提高气隙磁场利用率,感应电动势平均值增加了8%。     

新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机

针对现有的各种聚磁式横向磁场永磁电动机的定子结构较为复杂的问题,该文提出了一种新型聚磁式横向磁场永磁推进同步电动机结构。其主要特点是转子永磁体磁极采用三面墙式聚磁式结构,定子铁心由U形硅钢叠片构成,在提高了气隙磁密的同时简化了定子铁心的结构。利用三维电磁场有限元数值计算对该种电机的磁场进行了分析,并根据磁场分布计算了该种电机的电磁参数。实验结果与计算结果吻合较好。新型横向磁场永磁推进电机在保证电机性能的基础上简化了定子铁心结构。     

大功率盘式磁力离合器结构参数敏感度分析

为了解决500 kW级磁力离合器安装体积大、挂重大的问题,结合等效磁路法和有限元方法,对影响其电磁特性的主要结构参数进行敏感度分析.基于等效磁路方法,建立磁力离合器理论模型,分析结构参数对其电磁特性的影响.根据扇形和矩形永磁体的结构特征及电磁特性,确定永磁体形状的一般选取原则.针对永磁体极对数和占空比、导体盘温升、材料...     

永磁非金属液体电磁泵磁场数值分析

将电磁泵体求解场域按二维平面场处理,考虑了外磁场对永磁体的磁化效应,用有限元法对永磁非金属液体电磁泵的磁场进行了数值分析,得到了该电磁泵气隙中的磁密曲线以及载流海水在气隙中流动所受到的电磁力.实验证明该数值分析的结果是准确的,这些数据为永磁非金属液体电磁泵的设计和应用提供了可靠依据,同时也说明了可用永磁体代替价格昂贵的超导磁体应用于非金属液体电磁泵的磁极设计.图7,参7.     

平面磁力研磨装置及磁极设计

为提高磁力研磨加工性能,基于三轴联动数控铣床,采用永磁磁极代替电磁磁极并在磁极表面开槽,将铣刀改造成磁力研磨加工附件,进行平面精密磁力研磨光整加工.重点阐述了精密磁力研磨装置的结构以及永磁磁极的设计计算,为磁力研磨加工机床的研制提供了理论依据.     

低速永磁风力发电机的参数分析及优化设计

文章讨论了低速永磁同步风力发电机的设计特点,为了有效地减少阻力矩,采用分数槽绕组,为减少漏磁通,采用瓦片型和放射状的永磁体安装结构,并重点对结构参数与运行性能之间的内在关系进行了参数分析,为风力发电机本体的优化设计打下基础.在一定安装尺寸的限制下,以电机效率作为优化目标,采用基于混沌理论的最优化算法获取风力发电机的最大...     

内置V型永磁体尺寸参数的优化设计

通过改变电机磁路结构来提高电机输出转矩和效率,基于ANSYS电磁仿真平台,设计了"V"型磁路结构及其相关尺寸参数,利用空载系数和转矩波动最优化得到最优尺寸,最后通过台架试验对比原"一"字型磁路结构电机的性能输出,结果表明:"V"型磁路结构相比于"一"字型磁路结构,输出转矩提高了6.3N,效率提高了5%,验证了"V"型永磁体尺寸参数优化设计的合理性。     

基于全控整流技术的电磁发射机

为了改善电磁发射机的性能,减小电磁发射机的体积和质量,设计了一种基于脉冲宽度调制(PWM)整流技术的电磁发射机电路结构,并对其中永磁同步发电机(PMSG)的PWM整流器的控制结构和参数进行设计.在同步旋转坐标系下,建立PMSG中PWM整流器的数学模型;根据电动机双闭环调速理论设计了转子磁链定向的PWM整流器电压电流双闭环控制系统,以实现有功电流和无功电流的解耦控制;为了提高系统的动态性能和稳定性,提出PWM整流器比例积分(PI)控制器的参数整定方法.仿真和实验结果表明,采用PWM整流技术的电磁发射机不仅可以满足地球物理探测的实际需要,而且具有结构简单、功率因数高和电流谐波小等优点.所提出控制器设计方法能够确定PI参数,从而简化了系统设计.