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轴向磁场永磁记忆电机多目标分层优化设计 被引量:40
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作者 曹永娟 冯亮亮 +3 位作者 毛瑞 余莉 贾红云 贾周 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1983-1991,共9页
为了同时实现新型轴向磁场永磁记忆电机的高性能及低成本,提出一种基于分层策略的多目标优化设计方法。通过在分析电机尺寸方程及灵敏度,得到影响目标的优化参数基础上,将所选的气隙磁密、永磁成本、轴向受力、感应电动势(electromotive... 为了同时实现新型轴向磁场永磁记忆电机的高性能及低成本,提出一种基于分层策略的多目标优化设计方法。通过在分析电机尺寸方程及灵敏度,得到影响目标的优化参数基础上,将所选的气隙磁密、永磁成本、轴向受力、感应电动势(electromotive force,EMF)、感应电动势波形畸变率(total harmonic distortion,THD)、齿槽转矩6个优化目标分为两个层次,从而实现方程组的降维;针对分层策略,提出一种结合中心复合表面设计(central composite face,CCF)和Box-Behnken设计(BBD)的分层响应面法(response surface method,RSM)。此外,基于罚函数和目标约束得到一种改进的NSGA-Ⅱ (NSGA-Ⅱ-M)多目标遗传优化算法。通过比较分层RSM和NSGA-Ⅱ-M给出的优化方案,并结合有限元仿真结果和样机实验结果,验证了所提出的电机多目标分层优化方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 轴向磁场永磁记忆电机 多目标分层优化 响应面法 NSGA-Ⅱ
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双边磁场调制永磁直线电机推力特性优化设计
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作者 缪仲翠 张磊 +2 位作者 苏乙 张慧 李燕 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第2期146-159,共14页
针对永磁直线电机存在的推力波动大以及永磁体利用率低等问题,从结构设计方面着手,提出一种采用扇形Halbach交替极磁极结构的双边长次级磁场调制永磁直线电机(BLSMFMPMLM),并对其进行优化设计。首先,通过有限元法分析BLSMFMPMLM分别采用... 针对永磁直线电机存在的推力波动大以及永磁体利用率低等问题,从结构设计方面着手,提出一种采用扇形Halbach交替极磁极结构的双边长次级磁场调制永磁直线电机(BLSMFMPMLM),并对其进行优化设计。首先,通过有限元法分析BLSMFMPMLM分别采用3种不同Halbach磁极结构的气隙磁场谐波成分、平均推力和推力波动等电磁性能进行计算分析;其次,通过建立推力特性的解析模型和Taguchi法筛选出对推力特性影响较大的参数,利用组合近似模型(ES)结合多目标优化算法对关键参数进行优化以提高电机推力特性,获得多组Pareto最优解;最后,选取综合性能较优的解搭建仿真模型分析电机性能的改善效果和验证设计方法的实用性。结果表明:扇形Halbach交替极磁极结构永磁体利用率更高,具有实用价值;优化后的BLSMFMPMLM平均推力提升了26.82%,并其使得推力波动减小了24.66%,该研究为永磁直线电机的性能改善提供了有效方法。 展开更多
关键词 直线电机 磁场调制 HALBACH阵列 交替极 推力特性 有限元 组合近似模型 多目标优化
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轴向磁场混合永磁记忆电机电磁转矩精确分离
3
作者 杨公德 饶飞 林明耀 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期730-737,共8页
为了解决传统记忆电机转矩密度较低,电枢绕组与励磁绕组空间位置冲突等问题,结合轴向磁场永磁电机,提出一种新型轴向磁场混合永磁记忆电机.该电机采用定子分离结构,使用NdFeB与AlNiCo混合励磁,实现宽调速范围和高转矩密度.为了分析不同... 为了解决传统记忆电机转矩密度较低,电枢绕组与励磁绕组空间位置冲突等问题,结合轴向磁场永磁电机,提出一种新型轴向磁场混合永磁记忆电机.该电机采用定子分离结构,使用NdFeB与AlNiCo混合励磁,实现宽调速范围和高转矩密度.为了分析不同永磁体对新型电机输出转矩的贡献,解决传统冻结磁导率法无法准确分离电磁转矩的问题,提出一种新型冻结磁导率法,并对比分析了2种方法的分离结果.结果表明:在不同磁化状态下,新型转矩分离方法的分离精度始终高于传统转矩分离方法,与有限元计算结果的相对误差始终小于5%;在正向完全充磁状态下,新型转矩分离方法与有限元计算结果的相对误差仅为0.94%.所提转矩分离方法实现了新型记忆电机中电磁转矩的精确分离. 展开更多
关键词 混合 记忆电机 定子分离 冻结导率 转矩分离
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多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型预测电流控制 被引量:2
4
作者 徐磊 刘浩 +2 位作者 朱孝勇 张超 范文杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期725-736,I0025,共13页
针对多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁(hybrid excited axial field permanent magnet,HE-AFPM)电机中电励磁磁场与电枢磁场之间矢量耦合、端部漏磁等导致的电机参数非线性变化问题,该文提出一种混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型... 针对多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁(hybrid excited axial field permanent magnet,HE-AFPM)电机中电励磁磁场与电枢磁场之间矢量耦合、端部漏磁等导致的电机参数非线性变化问题,该文提出一种混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型预测电流控制方法。详细分析HE-AFPM电机拓扑结构及参数变化特性;引入多矢量模型预测电流控制,理论推导分析HE-AFPM电机参数对控制系统的敏感性。在此基础上,将多矢量预测模型作为自适应控制的可调模型,降低了控制算法的复杂度和控制系统的计算负荷,提高了控制系统响应速度;依据波波夫(Popov)超稳定理论,引入3个不等式稳定判据设计各参数的自适应律,可实现多变运行工况下的HE-AFPM电机磁链、自感、互感等参数的有效识别,提高了控制模型的准确性和电流跟踪性能。最后,通过实验验证所提出的自适应模型预测电流控制的有效性。 展开更多
关键词 混合励 轴向磁场 参数自适应 模型预测电流控制
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基于改进复相对磁导函数的开槽轴向磁通永磁电机气隙磁场解析模型 被引量:3
5
作者 佟文明 杜绍雨 +1 位作者 贾建国 黄芮 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第24期7700-7711,共12页
齿槽效应会对气隙磁场产生较大影响,针对现有保角映射法无法考虑实际槽形以及精确子域法通用性受限的问题,该文基于改进复相对磁导函数提出一种计及定子槽宽、槽深和静态偏心影响的开槽轴向磁通永磁电机气隙磁场通用解析模型。建模时首... 齿槽效应会对气隙磁场产生较大影响,针对现有保角映射法无法考虑实际槽形以及精确子域法通用性受限的问题,该文基于改进复相对磁导函数提出一种计及定子槽宽、槽深和静态偏心影响的开槽轴向磁通永磁电机气隙磁场通用解析模型。建模时首先将求解域划分为气隙子域和永磁体子域,依据各子域的边界条件求解拉普拉斯方程,借助标量磁位求得无槽空载气隙磁场解析表达式,并引入改进复相对磁导函数考虑齿槽效应。然后分析静态偏心的作用规律,建立计及静态偏心影响的气隙磁场解析模型,在此基础上计算了不同偏心率下的气隙磁通密度、空载反电动势及齿槽转矩,有限元和实验证明了该解析模型的有效性。相较有限元分析,该解析模型具有建模耗时少、计算速度快和求解精度相近的特点,为相关电机的优化设计提供了有益参考。 展开更多
关键词 齿槽效应 改进复相对导函数 静态偏心 轴向电机
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基于磁场调制原理的双三相聚磁式永磁同步电机转矩性能分析
6
作者 王笔谈 赵文良 +3 位作者 刘聪 刁成武 陈德志 王秀和 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第13期5328-5340,I0033,共14页
双三相聚磁式永磁同步电机采用模块化相组集中绕线结构可以显著提升磁场利用率,具有转矩密度高、转矩脉动小、结构紧凑等特点,在高品质伺服电机系统中具有较大的应用潜力,然而聚磁和模块化相组绕线结构使其转矩等关键性能产生机理复杂,... 双三相聚磁式永磁同步电机采用模块化相组集中绕线结构可以显著提升磁场利用率,具有转矩密度高、转矩脉动小、结构紧凑等特点,在高品质伺服电机系统中具有较大的应用潜力,然而聚磁和模块化相组绕线结构使其转矩等关键性能产生机理复杂,分析难度大,目前缺乏对该种电机运行机理的深入研究。利用磁场调制原理,对采用模块化相组集中绕线结构的双三相聚磁式永磁同步电机(dual three-phase flux concentrated permanent magnet synchronous machine,DTFC-PMSM)的转矩性能进行深入分析。首先介绍电机结构、设计思路和工作原理,借助“磁场调制”手段,对电机齿槽转矩进行分析,并据此确定最佳内外定子相对角,定量分析电机空载与电枢气隙磁密、空载反电势以及输出转矩,推导气隙磁场主要工作谐波,分析主要工作谐波对转矩的贡献度,同时利用有限元法对分析的结果进行验证。最后,制造样机并搭建实验测试平台,对电机转矩等性能进行测量,验证解析计算和有限元仿真的准确性。 展开更多
关键词 双三相聚同步电机 磁场调制 模块化相组集中绕线 谐波分析 转矩性能
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永磁同步直线电机次级磁场检测技术综述 被引量:1
7
作者 赵吉文 尹乐 +3 位作者 宋俊材 盘真保 于子翔 王立俊 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期1-13,共13页
【目的】由于永磁同步直线电机省去了中间传动装置,其结构简单,能够实现直驱式往复运动,具有推力密度大、效率高、能够满足高速大行程运动和微纳米级动态精度要求等优点,在激光切割机、数控机床、3D打印机等高精密加工领域具有广泛应用... 【目的】由于永磁同步直线电机省去了中间传动装置,其结构简单,能够实现直驱式往复运动,具有推力密度大、效率高、能够满足高速大行程运动和微纳米级动态精度要求等优点,在激光切割机、数控机床、3D打印机等高精密加工领域具有广泛应用前景。永磁体作为永磁同步直线电机的重要组成部分,可为电机气隙空间提供恒定的磁场环境。磁场分布的一致性与电机性能息息相关,因此需要及时检测并更换故障永磁体以保证电机推力密度和功率密度的稳定性。【方法】主要对永磁同步直线电机次级磁场检测内容进行综述性研究:对电机的拓扑结构、工作原理和磁场的解析公式进行了梳理;对磁场的变化机理和磁场故障发生的常见原因进行了总结;对目前研究的永磁体局部退磁、均匀退磁、缺损和裂纹故障及不同故障磁场的建模方法,如解析法、有限元法和Matlab建模法等进行了介绍;对永磁同步直线电机次级磁场检测所选择的故障信号,如电流信号、磁密信号、电动势信号、振动信号和磁场信号等进行了讨论,指出其用于永磁同步直线电机时的优缺点。【结果】在对各类方法进行梳理和归纳后,对相应的研究内容与关键技术进行总结并发现,目前永磁同步直线电机磁场检测多借助于磁场信号和特征提取方法实现磁场故障的离线诊断。【结论】为实现实时化故障诊断和提高电机可靠性的目标,在未来磁场故障诊断发展趋势中,可以加强对电动势、电流、磁密等实时采集信号的研究,以期实现退磁故障的在线检测。同时需要开展具有高容错适应性的容错控制策略研究,保证电机在发生退磁故障时,仍可以维持电机的输出性能,进而保证其可靠运行。 展开更多
关键词 同步直线电机 体退 体缺损 体裂纹 磁场检测 直驱式往复运动 电机气隙 次级磁场
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轴向磁场永磁同步电机耦合故障特征分析
8
作者 兰晓阳 邓明星 +2 位作者 许小伟 王亚玮 马季旻 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期85-92,共8页
轴向磁场永磁同步电机在潮湿、高温和振动的环境长时间运转,容易出现匝间短路和永磁体退磁耦合故障。为了实现对耦合故障产生的信号进行特征分析。首先从电机工作原理入手,建立了电机三维有限元模型,并通过对比实验数据和仿真结果,确定... 轴向磁场永磁同步电机在潮湿、高温和振动的环境长时间运转,容易出现匝间短路和永磁体退磁耦合故障。为了实现对耦合故障产生的信号进行特征分析。首先从电机工作原理入手,建立了电机三维有限元模型,并通过对比实验数据和仿真结果,确定了所建电机模型和实际电机相符合。然后结合simplorer实现了有限元模型对匝间短路故障、永磁体退磁故障和耦合故障的模拟。最后,对比了不同故障状态下电机模型的电磁转矩、感应电势和故障相电流等特征量,并分析了特征量各阶次谐波含量的变化。研究结果确定了有效区分单一匝间短路故障、单一永磁体退磁故障和耦合故障的特征量分别为感应电势分数次谐波含量和故障相电流出现的周期为极对数的电流脉动,为该类电机故障特征分析提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 轴向磁场同步电机 特征分析 匝间短路故障 体退故障 耦合故障
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一种新型倒T型连续极高转矩密度永磁游标电机
9
作者 徐高红 陈健 陈前 《电气工程学报》 北大核心 2025年第2期157-164,共8页
轮辐式永磁游标电机特有的聚磁效应使其具有高转矩密度的优势,然而此类电机在高极比,即转子极对数与定子绕组极对数比值高于5的情况下,存在的磁障效应会严重限制电机磁场调制效果,该缺点影响了轮辐式电机的推广与应用。为此,提出一种具... 轮辐式永磁游标电机特有的聚磁效应使其具有高转矩密度的优势,然而此类电机在高极比,即转子极对数与定子绕组极对数比值高于5的情况下,存在的磁障效应会严重限制电机磁场调制效果,该缺点影响了轮辐式电机的推广与应用。为此,提出一种具有倒T型永磁体的连续极一体化转子结构。该结构可以削弱上述磁障问题,增强电机磁场调制效果,从而提高低阶次调制谐波幅值,提升电机的反电动势和转矩密度。首先,分析了磁障效应的产生原因以及对电机性能产生的不利影响。其次,介绍倒T型转子结构及其工作原理,说明其连接桥为低阶次的调制谐波构建新的磁路从而削弱磁障效应。最后,通过有限元仿真对传统轮辐式结构和倒T结构的电磁性能进行对比。结果表明,在同等条件下,倒T结构具有更高的转矩密度和更低的磁钢用量。 展开更多
关键词 游标电机 障效应 连续极 磁场调制 一体化
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YASA轴向磁通永磁电机定子槽漏感计算 被引量:2
10
作者 王超 彭兵 +1 位作者 闫伟 郭振兴 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期4082-4090,I0028,共10页
定子槽漏感是定子无轭模块化(yokeless and segmented,YASA)轴向磁通永磁电机电感的主要分量,会降低电机的功率因数和最大输出转矩。该文提出定子槽内微小单元磁场能量法计算YASA电机的定子槽漏感,通过建立计及铁心饱和影响的二维等效... 定子槽漏感是定子无轭模块化(yokeless and segmented,YASA)轴向磁通永磁电机电感的主要分量,会降低电机的功率因数和最大输出转矩。该文提出定子槽内微小单元磁场能量法计算YASA电机的定子槽漏感,通过建立计及铁心饱和影响的二维等效磁网络模型准确计算槽内微小单元储存的磁场能量,进而计算定子槽漏感。基于所提出的方法,进一步研究定子结构参数以及极槽配合对YASA电机定子槽漏感的影响规律。有限元仿真和实验结果表明,该文所提出的YASA电机定子槽漏感计算方法的可行性和准确性。 展开更多
关键词 定子无轭模块化 轴向电机 网络 微小单元 槽漏感
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磁链分区的磁场增强型永磁电机全速域模型预测直接转矩控制 被引量:2
11
作者 朱孝勇 薛高鸣 徐磊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4480-4489,I0026,共11页
磁场增强型内置式永磁(flux intensifying interior permanent magnet,FI-IPM)电机的反凸极(L_(q)<L_(d))特性,使得正向d轴电流增强磁场,提高输出转矩的同时,也使得弱磁升速时d轴电流正负交替变化,电流角度变化大,磁链波动大,进而造... 磁场增强型内置式永磁(flux intensifying interior permanent magnet,FI-IPM)电机的反凸极(L_(q)<L_(d))特性,使得正向d轴电流增强磁场,提高输出转矩的同时,也使得弱磁升速时d轴电流正负交替变化,电流角度变化大,磁链波动大,进而造成转矩脉动大、电流畸变振荡、响应速度慢等问题。针对这些问题,该文提出一种基于磁链分区的磁场增强型内置式永磁电机全速域模型预测直接转矩控制控制策略。根据FI-IPM电机速度运行区域与磁链状态映射关系,构建磁链和转矩预测模型。在此基础上,提出磁链分区控制,引入磁链差值判断增磁和弱磁运行区,并进行磁链补偿,解决不同速度运行域之间切换的震荡和不稳定问题。最后,通过实验验证所提出控制策略的有效性,为该类电机在电驱动系统中的应用提供技术方案。 展开更多
关键词 磁场增强型内置式电机 反凸极 模型预测直接转矩控制 链分区 全速域控制
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混合永磁轴向磁场磁通切换记忆电机分段弱磁控制 被引量:6
12
作者 杨公德 林明耀 +5 位作者 李念 付兴贺 刘凯 谭广颖 张贝贝 孔永 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第22期6557-6566,共10页
混合永磁轴向磁场磁通切换记忆电机(hybrid permanent magnet axial field flux-switching memory machine,HPM-AFFSMM)采用钕铁硼和铝镍钴两种永磁励磁,既具有轴向磁通切换永磁同步电机转矩和功率密度高的优点,又具有记忆电机永磁磁化... 混合永磁轴向磁场磁通切换记忆电机(hybrid permanent magnet axial field flux-switching memory machine,HPM-AFFSMM)采用钕铁硼和铝镍钴两种永磁励磁,既具有轴向磁通切换永磁同步电机转矩和功率密度高的优点,又具有记忆电机永磁磁化状态在线可调的特点。在研究HPM-AFFSMM调磁原理、电磁参数及数学模型的基础上,提出了一种HPM-AFFSMM宽调速控制方法。基于分区控制,低速区采用永磁饱和磁化方式运行,高速区采用分段弱磁方式运行。在分段弱磁区域,所需永磁磁链满足给定转速所在区间内的最大转速对应的永磁磁链。在全速度范围内,为实现充去磁,提出了一种对电机参数敏感性较低的自适应永磁磁链观测器设计方法。仿真和实验结果表明,在低速区,饱和增磁运行缩短了电机的起动过程;在高速区,分段弱磁运行优化了永磁磁链的控制,拓宽了电机的调速范围。因此,HPM-AFFSMM非常适合应用于电动汽车起/发一体机。 展开更多
关键词 混合 通切换 记忆电机 在线调 分段弱 自适应链观测器
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考虑电流谐波的永磁同步电机电磁振动与转矩波动分析
13
作者 魏琦 邱威森 +2 位作者 率志君 李玩幽 曾德鹏 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第4期727-736,共10页
为了研究电流谐波输入下的电磁振动问题,基于电流解析模型和保角映射建立了电流谐波输入下的磁场解析模型,探究了气隙磁场、二维电磁力波和电磁转矩的时空特性,分析了开关频率对振动的影响。利用电流仿真模型和实测电流建立全频段电流... 为了研究电流谐波输入下的电磁振动问题,基于电流解析模型和保角映射建立了电流谐波输入下的磁场解析模型,探究了气隙磁场、二维电磁力波和电磁转矩的时空特性,分析了开关频率对振动的影响。利用电流仿真模型和实测电流建立全频段电流谐波解析模型,分析了高频电流谐波输入下的气隙磁场分布规律,并对样机进行振动响应仿真和实验,提出了减振措施。结果表明:本文模型揭示了电磁力波和电磁转矩的全貌及其来源,高频电磁力波包含3个分量,不同工况下电磁力波的非零最小空间阶次是相同的;基于电磁力分布提出的避振策略能够有效降低电磁振动水平,为高频减振提供了有效方法。 展开更多
关键词 力波 振动响应 同步电机 转矩 振动抑制 高频谐波 磁场模型 开关频率
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实心与环形转子结构下无轴承永磁薄片电机悬浮力脉动饱和调制机理及其补偿
14
作者 雷霄雨 王宇 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第8期31-41,共11页
实心永磁转子虽然能够提高电机的功率密度,但会因为饱和调制效应加剧对悬浮力模型准确性的影响,进而影响电机的悬浮性能。本文基于磁场调制理论,提出一种分析电机饱和调制效应的精确建模方法,分别构建出适用于实心永磁转子的抛物线型与... 实心永磁转子虽然能够提高电机的功率密度,但会因为饱和调制效应加剧对悬浮力模型准确性的影响,进而影响电机的悬浮性能。本文基于磁场调制理论,提出一种分析电机饱和调制效应的精确建模方法,分别构建出适用于实心永磁转子的抛物线型与环形永磁转子的马鞍型饱和函数,并建立基于饱和函数的电机气隙磁通密度表达式,得到因考虑铁心饱和调制而发生改变的气隙磁场谐波成分,找到产生悬浮力脉动的有效工作谐波对;其次,利用有限元分析对比了是否考虑铁心饱和调制2种情况下实心与环形转子结构的电机的悬浮力波形,证明理论的正确性;最后,通过Simulink仿真和实验验证,对比实心与环形2种转子结构对无轴承永磁薄片电机悬浮性能的影响,并通过控制算法补偿,减小铁心饱和调制引起的悬浮力脉动。 展开更多
关键词 无轴承薄片电机 实心转子 悬浮力脉动 铁心饱和 磁场调制 谐波分析
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V型交替极永磁同步电机气隙磁场调制效应研究 被引量:2
15
作者 李亚 周庆林 +3 位作者 丁石川 杭俊 李伟 雷杨 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期2019-2026,I0030,共9页
与传统V型永磁(V-shaped permanent magnet,VPM)结构相邻N和S极永磁体形成一对极磁场不同,V型交替极永磁(V-shaped consequent-pole permanent magnet,VCPM)结构永磁体与相邻铁心形成一对极磁场。为进一步探究VPM和VCPM电机磁场分布的... 与传统V型永磁(V-shaped permanent magnet,VPM)结构相邻N和S极永磁体形成一对极磁场不同,V型交替极永磁(V-shaped consequent-pole permanent magnet,VCPM)结构永磁体与相邻铁心形成一对极磁场。为进一步探究VPM和VCPM电机磁场分布的不同带来的转矩性能差异,首先通过麦克斯韦应力张量法确认,并量化分析VPM和VCPM电机气隙磁密各次谐波转矩贡献,揭示两种电机主谐波与调制谐波转矩贡献的差异性,进而阐明VCPM电机转矩提升的根本原因在于其显著增加的调制谐波贡献的转矩分量。然后,研究关键结构参数对VCPM电机气隙磁场调制效应的影响规律。最后,加工一台VCPM样机并开展试验研究,验证理论分析和有限元仿真结果的可靠性。 展开更多
关键词 气隙磁场调制效应 交替极 同步电机 V型 转矩量化
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轴向磁化永磁微电机磁场分析及设计方法研究 被引量:14
16
作者 杨杰伟 吴一辉 +2 位作者 贾宏光 张平 王淑荣 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期83-88,共6页
在轴向磁化永磁电机设计中,为研究尺寸效应对其性能的影响,采用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行了仿真计算,得出了轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布。分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响,... 在轴向磁化永磁电机设计中,为研究尺寸效应对其性能的影响,采用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行了仿真计算,得出了轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布。分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响,即随着气隙长度的增加,充磁极数多的其气隙磁密幅值的减小幅度大于充磁极数少的;随着磁体厚度的增加,气隙磁密为一上升曲线,当磁体厚度达到某一点时,气隙磁密幅值基本为一常数;减小转子直径时,随着磁体厚度的降低,平均半径处气隙磁密幅值的减小幅度越来越不明显,但为不使气隙磁密波形变形严重,永磁转子径向长度需至少大于1.5 mm。磁场分析结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导作用。对计算结果做了理论分析,并将计算结果和实验结果进行了比较,计算值和实测值基本一致。 展开更多
关键词 电机 轴向 气隙 磁场分析 ND-FE-B
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定子无铁心轴向磁场永磁电机的解析设计 被引量:16
17
作者 董剑宁 黄允凯 +1 位作者 金龙 林鹤云 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期43-49,共7页
对定子无铁心轴向磁场永磁电机而言,最准确的设计方法是三维有限元法,但该方法异常耗时。为解决这一问题,本文提出一种解析设计方法。首先推导出了定子无铁心轴向磁场永磁电机的空载磁场三维解析模型。在此基础上,使用绕组函数法推导出... 对定子无铁心轴向磁场永磁电机而言,最准确的设计方法是三维有限元法,但该方法异常耗时。为解决这一问题,本文提出一种解析设计方法。首先推导出了定子无铁心轴向磁场永磁电机的空载磁场三维解析模型。在此基础上,使用绕组函数法推导出电机的反电动势波形解析式,根据绕组端部长度估算值等参数计算出电感、电阻,分析了电机的各项损耗并给出其各自的计算公式;然后根据电机等效电路推导了其稳态性能的表达式;最终使用该设计方法设计了三种不同功率级别、不同绕组形式的样机。样机试验测量结果与计算值相吻合,验证了设计方法的正确性。 展开更多
关键词 轴向磁场电机 解析法 无铁心
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磁极组合型轴向磁场无铁心永磁电机的设计与分析 被引量:36
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作者 曹永娟 黄允凯 +1 位作者 金龙 胡敏强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期903-909,共7页
在现有Halbach阵列永磁电机的基础上,提出了一种磁极组合式的Halbach永磁阵列轴向磁场无铁心电机,阐述了该电机的结构与优点,分析了该电机的电磁转矩。借助三维有限元分析方法,优化设计了组成转子磁极的Halbach永磁材料、软磁材料尺寸... 在现有Halbach阵列永磁电机的基础上,提出了一种磁极组合式的Halbach永磁阵列轴向磁场无铁心电机,阐述了该电机的结构与优点,分析了该电机的电磁转矩。借助三维有限元分析方法,优化设计了组成转子磁极的Halbach永磁材料、软磁材料尺寸。在综合考虑单位体积永磁体所产生电磁转矩和气隙磁密正弦性的基础上,确定了电机转子磁极上轴向磁化、切向磁化永磁体以及软磁材料的极弧系数。与传统Halbach结构轴向磁场无铁心永磁电机相比,优化后的磁极组合型轴向磁场无铁心永磁电机,在保证气隙磁密大小一定的基础上,减少了永磁体用量,降低电机造价,从而提高了电机性价比。样机实验和有限元分析结果验证了所设计电机的正确性和有效性。 展开更多
关键词 轴向磁场电机 极组合型 Halbach体阵列 有限元分析 优化设计
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轴向磁通永磁电机空载气隙磁场建模分析 被引量:18
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作者 孙明灿 唐任远 +1 位作者 韩雪岩 佟文明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1525-1533,共9页
针对轴向磁通永磁电机有限元仿真较为耗时的问题,建立了轴向磁通永磁电机空载气隙磁场解析模型。提出通过建立虚拟等效直线电机模型用以计算气隙磁场端部效应修正函数,使得空载气隙磁场模型得以整体解析化。给出了气隙磁导函数相应的替... 针对轴向磁通永磁电机有限元仿真较为耗时的问题,建立了轴向磁通永磁电机空载气隙磁场解析模型。提出通过建立虚拟等效直线电机模型用以计算气隙磁场端部效应修正函数,使得空载气隙磁场模型得以整体解析化。给出了气隙磁导函数相应的替代函数,并对此替代函数进行了傅里叶级数转换,使空载气隙磁场函数具有形式上统一的解析表达式,便于计算机编程实现。对空载气隙磁密、空载反电动势和齿槽转矩进行了解析计算,与有限元计算结果对比,验证了该文所建立的空载气隙磁场模型的正确性和可行性,可以作为轴向磁通永磁电机设计人员参考使用。 展开更多
关键词 轴向电机 空载气隙磁场 解析法 虚拟等效直线电机模型 端部效应
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基于杂散磁场信号螺旋曲线投影变换与ResNeXt-18的永磁直线电机偏心故障诊断 被引量:1
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作者 钱龙 吴先红 +2 位作者 宋俊材 陆思良 王骁贤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期5705-5718,共14页
该文提出一种基于杂散磁通密度信号立体螺旋曲线投影面变换与ResNeXt-18深度学习框架相结合的方法,以实现永磁同步直线电机(PMSLM)偏心故障的非侵入式诊断。首先,建立PMSLM有限元模型,分析静态和动态偏心故障下的电机内部与杂散磁场分... 该文提出一种基于杂散磁通密度信号立体螺旋曲线投影面变换与ResNeXt-18深度学习框架相结合的方法,以实现永磁同步直线电机(PMSLM)偏心故障的非侵入式诊断。首先,建立PMSLM有限元模型,分析静态和动态偏心故障下的电机内部与杂散磁场分布。采用隧道磁阻效应(TMR)传感器并设计连接件,实现传感器与电机动子一体化设计,对电机外部杂散磁通密度信号进行实时非接触式测量。其次,引入立体螺旋曲线变换(TDSCT)信号处理算法,对电机偏心故障下的外部杂散磁通密度一维信号进行三维调制,并通过对多视角下二维投影面图像的拼接融合,实现故障特征的可视化增强。然后,引用深度学习ResNeXt-18分类框架,通过对杂散磁通密度信号二维投影面数据集的训练学习,实现偏心故障的定量精细化诊断,精度高达99.4%。与Xception,ResNet-18,GoogLeNet和CNN的对比实验表明,ResNeXt-18具有更高的诊断精度和鲁棒性。最后,搭建PMSLM样机实验平台,验证了该文所提方法的有效性。 展开更多
关键词 同步直线电机 偏心故障诊断 外部杂散磁场信号 立体螺旋曲线变换 ResNeXt-18
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