环形Halbach永磁轮新型充磁设计及磁力特性研究

1

作者 陈怡浩 梁乐 +1 位作者 刘新 邓自刚 《机车电传动》 2024年第4期107-117,共11页

径向永磁轮具有“悬浮‒推进”一体化的独特优势,但是由于永磁轮存在非气隙侧漏磁现象,使得永磁轮利用率较低,需要进一步提高悬浮承载能力。鉴于此,文章提出了一种新型永磁轮充磁方案,能在相同永磁轮质量的条件下,有效提高悬浮驱动能力... 径向永磁轮具有“悬浮‒推进”一体化的独特优势,但是由于永磁轮存在非气隙侧漏磁现象,使得永磁轮利用率较低,需要进一步提高悬浮承载能力。鉴于此,文章提出了一种新型永磁轮充磁方案,能在相同永磁轮质量的条件下,有效提高悬浮驱动能力。文章提出在相邻永磁体之间插入斜向磁化的永磁体和径向充磁永磁体等分的永磁轮结构,阐述分析其基本原理,并搭建了三维有限元模型,以浮重比和驱重比为性能指标,求解各结构的最优尺寸。仿真结果表明,对于插入斜向磁化永磁体的永磁轮结构,其悬浮力提升了14.80%,驱动力提升了14.98%;对于径向充磁永磁体等分的永磁轮结构,其悬浮力提升了9.2%,驱动力提升了7.6%。研究结果表明,在永磁体用量相同的情况下,文章提出的充磁方法能够有效改善系统的悬浮力和驱动力特性,节约了成本,并提升了系统的运行效率,为后续永磁轮结构的优化和磁悬浮车辆的设计提供参考。 展开更多

关键词 永磁轮 HALBACH阵列 充磁结构 永磁轮利用率

在线阅读 下载PDF 职称材料

电传动车辆永磁轮毂电机技术现状及展望 被引量：15

2

作者 柴凤 于雁磊 裴宇龙 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2060-2074,共15页

混合动力电传动是车辆技术研究的重要领域,是未来地面高机动通用平台全电化的基础,而轮毂驱动系统作为轮式车辆的动力核心,轮毂电机的性能尤为关键。概括了轮毂电机技术的国内外发展现状,总结了轮毂电机的发展趋势。基于电传动车辆轮毂... 混合动力电传动是车辆技术研究的重要领域,是未来地面高机动通用平台全电化的基础,而轮毂驱动系统作为轮式车辆的动力核心,轮毂电机的性能尤为关键。概括了轮毂电机技术的国内外发展现状,总结了轮毂电机的发展趋势。基于电传动车辆轮毂电机单元高转矩、宽速域的目标需求,阐述了现存新型永磁电机在轮毂驱动领域的发展前景;归纳了永磁轮毂电机的关键技术问题;展望了电传动车辆永磁轮毂电机系统未来的发展方向。通过对国内外轮毂电机驱动系统理论研究和工程应用的全面综述,以期为未来电传动车辆电机的开发提供参考。 展开更多

关键词 电传动车辆 永磁轮毂电机 新型永磁电机 地面高机动平台

在线阅读 下载PDF 职称材料

车用永磁轮毂电机解析建模与齿槽转矩削弱 被引量：16

3

作者 杨金歌 邓兆祥 +2 位作者 周忆 张河山 谭涛 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期84-91,114,共9页

为了提高永磁电机设计和优化的效率,避免有限元软件建模、计算耗时长的缺点,建立了定子齿上开有辅助槽的表贴式永磁电机的解析模型。在二维极坐标下以矢量磁位为位函数,在各个子域建立拉普拉斯方程或泊松方程,根据分离变量法求解各子域... 为了提高永磁电机设计和优化的效率,避免有限元软件建模、计算耗时长的缺点,建立了定子齿上开有辅助槽的表贴式永磁电机的解析模型。在二维极坐标下以矢量磁位为位函数,在各个子域建立拉普拉斯方程或泊松方程,根据分离变量法求解各子域矢量磁位的表达式,并利用各子域的边界条件求得相关的谐波系数,推导了该永磁电机模型空载下的气隙磁通密度、齿槽转矩、磁链和反电动势公式。然后,计算了一台车用轮毂外转子32极48槽永磁电机在空载下的气隙磁通密度、齿槽转矩、磁链和反电动势,并通过有限元法和齿槽转矩实验验证了解析模型的有效性和精确性。此外,基于解析模型优化了该轮毂电机的齿槽转矩,将齿槽转矩削弱了37.2%。 展开更多

关键词 永磁轮毂电机 解析法 辅助槽 齿槽转矩削弱

在线阅读 下载PDF 职称材料

电动汽车永磁轮毂电机磁场非线性解析计算方法 被引量：5

4

作者 杨明磊 邓兆祥 +1 位作者 张河山 杨定伟 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期104-112,共9页

针对传统解析法通常假设铁磁材料磁导率为无穷大、忽略了磁饱和效应的问题,提出一种考虑铁磁材料磁导率非线性影响的磁场解析建模方法。利用复数形式的傅里叶级数和柯西乘积将材料磁导率嵌入到静磁场求解中,将永磁轮毂电机分为定子齿槽... 针对传统解析法通常假设铁磁材料磁导率为无穷大、忽略了磁饱和效应的问题,提出一种考虑铁磁材料磁导率非线性影响的磁场解析建模方法。利用复数形式的傅里叶级数和柯西乘积将材料磁导率嵌入到静磁场求解中,将永磁轮毂电机分为定子齿槽、气隙和永磁体3个求解域,以矢量磁位为求解变量,根据激励源的不同在各求解域建立拉普拉斯方程或泊松方程,联立边界条件求得各域矢量磁位。根据材料非线性B-H曲线,利用迭代算法得到了各工况下定子齿上的相对磁导率分布,计算了空载、电枢、负载磁场分布及输出转矩,并通过有限元法验证了该非线性解析法较传统解析法更准确。 展开更多

关键词 永磁轮毂电机 非线性解析法 相对磁导率 磁场分布

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于斜置环形Halbach永磁轮的磁浮列车“悬浮-导向-推进”一体化方案设计 被引量：1

5

作者 刘新 邓自刚 +3 位作者 梁乐 李凯文 鲁浩 郑珺 《机车电传动》 北大核心 2023年第2期90-96,共7页

基于永磁电动悬浮的原理,将Halbach环形永磁轮和导体板顺时针旋转后倾斜布置,提出一种实现磁浮列车“悬浮-导向-推进”一体化方案。首先,采用ANSYS Maxwell有限元仿真软件对斜置永磁轮的三维力特性进行分析,仿真结果表明:对于单个外径为... 基于永磁电动悬浮的原理,将Halbach环形永磁轮和导体板顺时针旋转后倾斜布置,提出一种实现磁浮列车“悬浮-导向-推进”一体化方案。首先,采用ANSYS Maxwell有限元仿真软件对斜置永磁轮的三维力特性进行分析,仿真结果表明:对于单个外径为200 mm的永磁轮,倾斜角度应不小于60°,从而保证浮重比大于5.5,此时仍可获得310 N的推进力和380 N的导向力。然后,进一步分析了永磁轮三维力随工作气隙、导体板厚度和电导率的变化规律:随着工作气隙变大,三维力均呈下降趋势;随着导体板厚度和电导率的增加,悬浮力和导向力先增加后饱和,驱动力则先增大后减小。基于上述分析结果,给出了新型磁浮列车“悬浮-驱动-推进”一体化的概念模型设计,并对更大直径、宽度的磁轮进行了计算分析,结果表明:直径250 mm永磁轮的磁场利用率最大,磁场利用率和磁轮宽度的变化呈正相关。相关的研究工作是对永磁电动悬浮理论的应用和拓展,能够有效降低磁浮列车系统的建设成本,为“悬浮-导向-推进”一体化的新型磁浮列车设计提供参考。 展开更多

关键词 永磁轮 一体化 磁浮列车 磁轮利用率

在线阅读 下载PDF 职称材料

中心部分分段Halbach永磁同步轮毂电机解析计算与优化设计 被引量：6

6

作者 高锋阳 李明明 +2 位作者 齐晓东 杨乔礼 陶彩霞 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期171-183,共13页

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... 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。 展开更多

关键词 永磁同步轮毂电机 转矩脉动 涡流损耗 中心部分分段结构 多目标优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

倾斜偏心下轮毂永磁同步电机电磁力分析 被引量：12

7

作者 左曙光 张国辉 +2 位作者 吴旭东 高丽华 沈健 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期901-907,共7页

为了研究倾斜偏心对轮毂永磁同步电机振动和噪声的影响,基于理论解析与有限元分析倾斜偏心下轮毂永磁同步电机的电磁力.根据轮毂电机实际工况进行受力分析,得到轴向不同位置处偏心量.基于二维周向静态偏心模型对比分析偏心前后电磁力波... 为了研究倾斜偏心对轮毂永磁同步电机振动和噪声的影响,基于理论解析与有限元分析倾斜偏心下轮毂永磁同步电机的电磁力.根据轮毂电机实际工况进行受力分析,得到轴向不同位置处偏心量.基于二维周向静态偏心模型对比分析偏心前后电磁力波的来源、空间阶次及频率特征.对选取的某24极27槽轮毂永磁同步电机,通过建立倾斜偏心三维有限元模型,计算分析空间分布和时间历程的电磁力波以及三向不平衡磁拉力.结果表明:偏心后电磁力成分更为丰富;偏心率和倾斜角的增加不会影响电磁力的阶次和频率分布,但与低阶力波幅值和不平衡磁拉力幅值成线性关系,将加剧电机的振动. 展开更多

关键词 轮毂永磁同步电机 定子倾斜偏心 电磁力波 不平衡磁拉力

在线阅读 下载PDF 职称材料

井下胶带输送机中无齿轮永磁同步变频驱动系统的应用 被引量：3

8

作者 单波 周琛 《科技创新与应用》 2016年第32期151-151,共1页

井下胶带输送机,过去一直都是采用传统的驱动系统。而经过技术改造以后,新型的无齿永磁轮同步变频驱动系统代替了传统驱动系统。无齿永磁轮同步变频驱动系统相比传统驱动系统,拥有着独特的优势。包括高效率、低消耗、噪音低、免维护、... 井下胶带输送机,过去一直都是采用传统的驱动系统。而经过技术改造以后,新型的无齿永磁轮同步变频驱动系统代替了传统驱动系统。无齿永磁轮同步变频驱动系统相比传统驱动系统,拥有着独特的优势。包括高效率、低消耗、噪音低、免维护、体积小、重量轻、输出转矩大、运行较为平稳等。由此可以看出,无齿永磁轮同步变频驱动系统在井下胶带输送机的应用上,前景广阔。 展开更多

关键词 无齿永磁轮同步变频驱动系统 应用前景 高效节能

在线阅读 下载PDF 职称材料

六相永磁容错轮毂电机多物理场综合设计方法 被引量：3

9

作者 郭嗣 郭宏 徐金全 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期520-528,共9页

针对电动装甲车用轮毂电机工况复杂多变,发热严重的问题,通过对电机所涉及各物理场之间关系的分析,提出了一种永磁容错轮毂电机多物理场设计方法。利用该方法对一台电动装甲车用额定功率50kW,最高转速6000r/min六相永磁容错轮毂电机进... 针对电动装甲车用轮毂电机工况复杂多变,发热严重的问题,通过对电机所涉及各物理场之间关系的分析,提出了一种永磁容错轮毂电机多物理场设计方法。利用该方法对一台电动装甲车用额定功率50kW,最高转速6000r/min六相永磁容错轮毂电机进行了综合设计。在电机结构初步设计基础上,通过电磁-应力耦合分析,在兼顾电磁性能和转子强度的情况下对转子隔磁磁桥进行优化设计;通过电磁-温度耦合分析计算了电机内各区域温度分布,并对永磁体在极限温度下的退磁进行了校核;通过应力-温度耦合设计完成了转子与护套的最大应力计算,校核了护套厚度及过盈量。仿真结果表明,基于多物理场综合设计方法得到的电机能同时满足电磁性能、温度限制以及机械强度的要求,电机可靠性得到了提高。 展开更多

关键词 永磁容错轮毂电机 多物理场 综合设计 电磁场 应力场 温度场

在线阅读 下载PDF 职称材料

轮毂盘式无铁心永磁同步电机永磁体结构优化

10

作者 刘福贵 王彦刚 +2 位作者 赵振兴 刘慧敏 高春兰 《电子产品世界》 2017年第4期33-35,共3页

从优化永磁体结构的角度出发,提出将不等厚排列技术与90°Halbach阵列相结合方法对磁钢的排列结构分析,通过改变磁钢排列结构以进一步提高盘式无铁心永磁同步电机(以下简称为DCPMSM)气隙磁密的基波幅值及波形的正弦性,达到提高电机... 从优化永磁体结构的角度出发,提出将不等厚排列技术与90°Halbach阵列相结合方法对磁钢的排列结构分析,通过改变磁钢排列结构以进一步提高盘式无铁心永磁同步电机(以下简称为DCPMSM)气隙磁密的基波幅值及波形的正弦性,达到提高电机性能的目的。本文通过有限元仿真软件对16极盘式永磁同步电机进行建模,分别选取不等厚排列电机模型、不等宽90°Halbach排列电机模型和改进型90°Halbach排列电机模型进行静态气隙磁场分析对比。仿真数据表明,"不等厚排列技术+90°Halbach阵列"使得周向磁密波形和切向磁密波形都大为改善,磁场波形更接近于正弦分布特征,其中周向磁密波形畸变率(THD)Bmin可降低到1.35%,气隙周向磁密幅值Bδav提高到0.5465T。 展开更多

关键词 轮毂盘式无铁心永磁同步电机 永磁体排列结构 有限元 气隙磁密 不等厚+90°Halbach

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种高效轮毂式永磁无刷直流电动机的设计

11

作者 刘义华 沈锦飞 卢啸 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2012年第5期523-526,共4页

根据电动汽车驱动电机的特点,为满足电动汽车的低速爬坡和启动加速能力的要求,提高电动汽车的一次充电续行里程,提出了一种应用绕组换接的方法,结合小功率外转子永磁无刷直流电动机实例,设计了一台电动汽车用高效轮毂式永磁无刷直流电动... 根据电动汽车驱动电机的特点,为满足电动汽车的低速爬坡和启动加速能力的要求,提高电动汽车的一次充电续行里程,提出了一种应用绕组换接的方法,结合小功率外转子永磁无刷直流电动机实例,设计了一台电动汽车用高效轮毂式永磁无刷直流电动机,并通过试验验证和分析了其方法应用在电动汽车上的可行性和正确性。 展开更多

关键词 电动汽车 轮毂式永磁无刷直流电机 绕组换接 二维场路耦合时步有限元法

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑逆变器死区的轮毂永磁同步电机电流谐波解析建模与分析

12

作者 熊云 左曙光 +1 位作者 董志亮 陈思越 《时代汽车》 2022年第19期94-96,共3页

逆变器死区时间的设置使得轮毂永磁同步电机供电电流产生谐波畸变,将导致电机转矩波动进而引起电动轮系统的纵向振动问题。文章首先搭建了考虑死区的轮毂电机矢量控制系统Simulink模型,通过仿真揭示了相电流畸变规律及谐波特征;其次推... 逆变器死区时间的设置使得轮毂永磁同步电机供电电流产生谐波畸变,将导致电机转矩波动进而引起电动轮系统的纵向振动问题。文章首先搭建了考虑死区的轮毂电机矢量控制系统Simulink模型,通过仿真揭示了相电流畸变规律及谐波特征;其次推导了死区误差电压,对轮毂电机电流闭环控制系统进行等效建模,确定死区的影响为误差电压作用于闭环系统引起的动态响应,解释了死区影响机理,定量预测了电流谐波大小及其随电机转速变化规律;最后基于解析预测模型,分析了电流环PI参数、死区时间、开关频率等电机控制参数对死区电流谐波的影响。通过对死区电流谐波的解析建模,能够确定死区影响较为显著的转速区间及死区效应随各设计参数的变化规律,为死区影响的规避补偿提供了参考。 展开更多

关键词 轮毂永磁同步电机 死区效应 电流谐波 解析建模 影响因素

在线阅读 下载PDF 职称材料

轮毂永磁同步电机双处理器控制系统设计

13

作者 马晓婧 刘向辰 《汽车实用技术》 2022年第8期1-6,共6页

为排除轮毂永磁同步电机在工作运行中因雨雪、灰尘以及散热不良等诸多因素造成的轮毂电机控制系统故障,文章设计了一种轮毂永磁同步电机双处理器控制系统,在正常运行状态下,由主处理器驱动电机工作。当主处理器出现故障时,通过通讯总线... 为排除轮毂永磁同步电机在工作运行中因雨雪、灰尘以及散热不良等诸多因素造成的轮毂电机控制系统故障,文章设计了一种轮毂永磁同步电机双处理器控制系统,在正常运行状态下,由主处理器驱动电机工作。当主处理器出现故障时,通过通讯总线将故障信号送至辅助处理器,并切换至辅助处理器驱动电机工作,有效地提高了电机控制系统的安全可靠性。 展开更多

关键词 轮毂永磁同步电机 双处理器控制系统 通讯总线 安全可靠性

在线阅读 下载PDF 职称材料

军用车辆轮毂电机位置传感器故障检测及容错控制 被引量：6

14

作者 解建一 廖自力 +1 位作者 刘春光 袁东 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2021年第12期100-107,共8页

针对电传动装甲车辆恶劣工况下轮毂电机位置传感器容易产生故障问题,基于脉振高频电压注入法构建了位置传感器故障检测及容错控制系统。通过分析故障时位置传感器输出信号出现的幅值不平衡故障或正交不完全故障,采用阈值检测法实现故障... 针对电传动装甲车辆恶劣工况下轮毂电机位置传感器容易产生故障问题,基于脉振高频电压注入法构建了位置传感器故障检测及容错控制系统。通过分析故障时位置传感器输出信号出现的幅值不平衡故障或正交不完全故障,采用阈值检测法实现故障检测,并使电机由有位置传感器控制切换为无位置传感器控制。仿真及实验结果表明,故障发生时,系统能够迅速检测出故障并进行容错控制,有效抑制了电机转速及定子电流的持续振荡。 展开更多

关键词 永磁同步轮毂电机 旋转变压器故障检测 容错控制 脉振高频电压注入法

在线阅读 下载PDF 职称材料