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题名高转矩密度游标永磁电机拓扑定向构造方法
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作者
房莉
曲荣海
李大伟
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机构
华中科技大学电气与电子工程学院
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出处
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第4期1284-1298,I0006,共16页
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基金
国家自然科学基金(重大项目)(51991382)
国家自然科学基金(优秀青年基金项目)(52122705)
国家资助博士后研究人员计划(GZC20240537)。
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文摘
近年,一类基于多工作磁密谐波的游标永磁电机获得高度关注,在同样电磁负荷水平下,其转矩密度可达到常规永磁同步电机的近2倍。然而,现有各类拓扑的改进普遍是对已有拓扑尺寸参数迭代优化,这导致气隙磁密谐波成分固化、特征耦合严重,难以充分发挥单位磁密下的谐波转矩产生能力,进一步提升转矩密度困难。因此,该文提出一种高转矩密度游标永磁电机拓扑定向构造方法,基于气隙磁导微元理论模型,并提出谐波分析和磁通分析2种计算方法,旨在定量、直观地阐释平均转矩产生机制。进一步,研究提升多磁密谐波协同产生转矩的方法,并最终提出电磁拓扑定向构造技术,为提升电机转矩密度,探索单位磁密转矩产生能力上限的科学问题提供理论基础与技术支撑。最终,定向构造了2款游标永磁电机,并进行详细的电磁性能分析,在此基础上制作样机并进行实验验证,进一步验证设计与分析结果的正确性与有效性。
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关键词
游标永磁电机
转矩密度
谐波分析
磁通分析
拓扑构造
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Keywords
vernier permanent magnet machine
torque density
harmonic analysis
flux analysis
topology construction
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分类号
TM351
[电气工程—电机]
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题名基于精确子域模型的游标永磁电机解析磁场计算
被引量：23
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作者
郭思源
周理兵
曲荣海
凌在汛
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机构
强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)
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出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2013年第30期71-80,12,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(51177056)~~
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文摘
游标永磁电机是一种基于磁场调制原理的新型电磁传动装置,适用于船舶推进、风力发电等低速大转矩的应用场合。准确计算游标永磁电机的磁场分布是设计、优化电磁性能的关键。关于电机解析磁场计算,该文讨论和比较了一极一槽模型和精确子域模型。以表贴式游标永磁电机为研究对象,在气隙子域建立拉普拉斯方程,在槽子域和永磁体子域建立泊松方程,根据分离变量法直接求解。模型建立在二维极坐标下,考虑了径向/平行/Halbach充磁,单层/双层绕组分布,内/外永磁转子结构,可计算电机空载磁场、电枢磁场和负载磁场分布。在解析模型的基础上,求解了气隙磁密分布、空载反电势和绕组电感,相关有限元结果验证了解析结果的准确性。
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关键词
游标永磁电机
精确子域模型
解析法
磁场分布
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Keywords
vernier permanent magnet machines
accurate subdomain model
analytical method
magnetic fielddistribution
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分类号
TM351
[电气工程—电机]
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题名轮辐式游标永磁电机分析与多目标优化设计
被引量：8
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作者
刘洋
宋宝
周向东
唐小琦
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机构
华中科技大学机械科学与工程学院
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出处
《电机与控制学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第9期1-9,共9页
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基金
国家重点研发计划(2020YFB1711300)
湖北省重点研发计划(2022BAA061)
广东省珠江人才创新团队(2017ZT07G493)。
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文摘
为了削弱磁位波动效应对轮辐式游标永磁电机转矩性能的影响,首先研究磁位波动效应产生机理,基于等效磁路模型推导出空载气隙磁密的解析模型,分析其对气隙磁场调制效果的抑制作用,并利用有限元法验证了转子磁动势和气隙磁密解析模型的准确性。其次,提出了一种基于参数灵敏度分层的多目标优化设计方法,通过综合灵敏度分析法对设计变量空间进行分层降维,根据灵敏度层次选用针对性的优化设计方法,构建出具有高精度的电机性能代理模型。以此为基础,运用多目标遗传优化算法对电机转矩密度、齿槽转矩和转矩波动等进行综合优化设计。最终确定优选设计方案,并通过有限元法验算优化设计的有效性,结果显示,优化后齿槽转矩由28.5 mN·m降至10.3 mN·m,转矩波动由4.9%降至1.6%,平均转矩由0.68 N·m提升至0.83 N·m,电机的输出转矩性能与品质均得到有效提升。
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关键词
轮辐式游标永磁电机
多目标优化
等效磁路模型
磁位波动
转矩性能
代理模型
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Keywords
spoke type vernier permanent-magnet machine
multi-objective optimization
equivalent magnetic circuit
magnetic potential fluctuation
torque performance
surrogate model
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分类号
TM351
[电气工程—电机]
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题名一种交替极切向励磁游标永磁电机的分析与设计
被引量：14
- 4
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作者
梁子漪
曲荣海
李大伟
任翔
高玉婷
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机构
强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)
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出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第15期3173-3181,共9页
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基金
国家自然科学基金(51520105010)和国家自然科学基金青年基金(51807076)资助项目。
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文摘
提出一种新型带连接桥交替极切向励磁的游标永磁电机用以提升高极比(转子极对数与定子绕组极对数之比)切向励磁游标永磁电机的转矩密度。新型拓扑转子轭部表面均匀分布多个"h"形由连接桥和主齿组成的转子齿,切向励磁的永磁体插入转子齿中。连接桥为主磁场提供磁通路径,避免主磁通以"之"字形来回穿梭在气隙中,还可以减小气隙磁阻,削弱磁障效应,从而增大气隙磁通密度,提升电机的反电动势和转矩密度。此外,新型拓扑永磁体极性相同,磁钢用量减少一半,降低了电机成本。该文首先说明磁障效应产生的原因并介绍新型电机拓扑结构和工作原理;然后分析主要参数对转矩性能的影响;最后通过有限元仿真对比传统拓扑和新型拓扑电磁性能,结果表明,在相同体积与热负荷下,新型拓扑具有更高的转矩密度和更低的磁钢用量。
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关键词
切向励磁游标永磁电机
交替极
连接桥
磁障效应
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Keywords
Spoke-array vernier permanent magnet(SA-VPM)machine
consequent-pole
flux bridges
flux barrier effect
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分类号
TM351
[电气工程—电机]
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题名V型游标永磁电机功率因数内在机理及其提升方法
被引量：3
- 5
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作者
周健荣
樊德阳
项子旋
蒋敏
朱孝勇
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机构
江苏大学电气信息工程学院
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出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第14期3789-3799,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51937006,51991385,51877099,BK20220541)。
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文摘
基于功率因数内在机理的研究,提出一种提升游标永磁电机(VPM)功率因数的设计方法,该方法采用分层优化,对影响电机功率因数的主要因素,即永磁磁链和同步电感,分别进行了理论推导和优化分析。该文首先对永磁磁链进行了优化设计,利用气隙谐波作为电机结构设计与电机电磁性能之间的中间桥梁,一方面,气隙谐波作为电机参数的设计目标,另一方面,也作为电机功率因数和其他相关电磁性能的设计变量。基于永磁磁链的分析,进一步优化相关参数对同步电感的影响,从而最终确定了VPM电机的优化设计方案。此外,为了验证该方法的有效性,对优化前后电机的电磁性能进行了分析评估。最后对优化后的电机进行了加工和实验测试,理论分析和实验结果表明所提出的VPM电机功率因数优化设计方法的有效性和合理性,提升了VPM电机在轮毂电机直接转矩驱动系统中的应用潜力。
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关键词
游标永磁电机
功率因数
永磁磁链
同步电感
优化设计
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Keywords
Vernier permanent magnet(VPM)machine
power factor
permanent magnet flux linkage
synchronous inductance
optimization design
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分类号
TM351
[电气工程—电机]
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题名永磁游标电机的研究现状与最新进展
被引量：40
- 6
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作者
林鹤云
张洋
阳辉
房淑华
黄允凯
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机构
东南大学伺服控制技术教育部工程研究中心
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出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第18期5021-5034,5127,共14页
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基金
国家自然科学基金(51377020)
高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20130092130005)~~
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文摘
永磁游标电机以其结构简单、转矩密度高等优点得到了国内外电机领域广泛关注,并就其工作原理、电机拓扑和电磁特性等进行了深入研究,结果表明该类电机非常适于低速直驱应用场合。根据定子拓扑结构的不同,永磁游标电机可分为单齿开口槽和多齿分裂极两大类。该文分析了它们的磁场调制原理及工作特点,总结了一般定转子结构以及若干特殊结构,并分别提出了多齿分裂极聚磁式永磁游标电机和混合励磁记忆游标电机,以提高电机转矩密度和扩大电机调速范围。文中还讨论了永磁游标电机在不同领域的研究和应用,总结展望了相关理论与技术研究的发展方向。该文对永磁游标电机理论研究与工程应用具有一定的参考价值。
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关键词
游标永磁电机
磁场调制
磁齿轮
低速大转矩
直驱
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Keywords
permanent magnet vernier machine
flux modulation
magnetic gear
lower-speed large torque
direct drive
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分类号
TM351
[电气工程—电机]
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