轴向磁场永磁电动机磁热耦合替代模型建模与实验

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作者 杨公德 陈宗孝 乐伟 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第5期77-82,共6页

针对轴向磁场永磁电动机磁热耦合优化设计计算效率低的问题,提出一种基于支持向量机的磁热耦合替代模型建模方法。采用正交实验法,依据电磁有限元模型和集总参数热网络模型获得磁热耦合数据,构建基于支持向量机的磁热耦合替代模型,对轴... 针对轴向磁场永磁电动机磁热耦合优化设计计算效率低的问题,提出一种基于支持向量机的磁热耦合替代模型建模方法。采用正交实验法,依据电磁有限元模型和集总参数热网络模型获得磁热耦合数据,构建基于支持向量机的磁热耦合替代模型,对轴向磁场永磁电动机多目标优化设计,搭建实验平台验证所提方法的有效性。结果表明,相比磁热耦合直接方法,基于支持向量机的磁热耦合替代模型建模方法降低建模难度,提高电动机优化设计效率,且计算精度高于93%。 展开更多

关键词 轴向磁场永磁电动机 磁热耦合 优化设计 支持向量机 替代模型

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轴向磁场磁通切换永磁电机齿槽转矩分析 被引量：21

2

作者 林明耀 张磊 李鑫 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期787-791,共5页

为了有效削弱轴向磁场磁通切换永磁电机的齿槽转矩,采用能量差分法,建立了该种电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中的电机结构参数,利用全场域三维有限元法,分析了一台三相12/10极轴向磁场磁通切换永磁电机在不同结构参数下的齿槽转... 为了有效削弱轴向磁场磁通切换永磁电机的齿槽转矩,采用能量差分法,建立了该种电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中的电机结构参数,利用全场域三维有限元法,分析了一台三相12/10极轴向磁场磁通切换永磁电机在不同结构参数下的齿槽转矩,得到当定子齿宽、定子槽口宽与永磁体磁化厚度均占内径圆弧7·5°,转子齿宽占内径圆弧10·5°,且为准扇形齿时,该电机的齿槽转矩最小;在定子轭部铁心不饱和的情况下,齿槽转矩随定子厚度减小而减小,而受转子厚度的影响较小。综合考虑电机不同结构参数对齿槽转矩和感应电势的影响,得到了削弱轴向磁场磁通切换永磁电机齿槽转矩的有效方法,有效地改善了该电机的运行性能。 展开更多

关键词 轴向磁场 磁通切换 永磁电机 齿槽转矩 三维有限元仿真

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串联永磁轴向磁场磁通切换记忆电机设计与调磁特性分析 被引量：7

3

作者 李念 林明耀 +2 位作者 杨公德 孔永 徐妲 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第21期6190-6197,共8页

提出一种新型串联永磁轴向磁场磁通切换记忆电机,对其进行设计,研究了其调磁特性。通过在高矫顽力永磁基础上串联磁化水平易于调节的低矫顽力永磁,不仅可维持较高的气隙磁场,也可改变磁场的大小。基于三维有限元分析,研究了混合永磁比... 提出一种新型串联永磁轴向磁场磁通切换记忆电机,对其进行设计,研究了其调磁特性。通过在高矫顽力永磁基础上串联磁化水平易于调节的低矫顽力永磁,不仅可维持较高的气隙磁场,也可改变磁场的大小。基于三维有限元分析,研究了混合永磁比例对电机性能的影响,对比了不同磁化水平下永磁体磁场分布及电机的电磁特性。制造样机,进行试验研究,测试结果验证了仿真计算的正确性。通过脉冲电流改变永磁磁化水平,可连续平滑调节和控制该电机磁场,调磁损耗小,有效解决了磁通切换电机气隙磁场难以调节的问题,适用于电动车辆等需要宽调速高效率驱动的应用场合。 展开更多

关键词 轴向磁场 永磁电机 串联永磁 记忆电机 磁通切换

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磁通切换型轴向磁场永磁电机定位力矩分析 被引量：4

4

作者 林明耀 张磊 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期296-300,共5页

为了有效削弱磁通切换型轴向磁场永磁(AFFSPM)电机的定位力矩,利用解析法与有限元法相结合,对AFFSPM电机的定位力矩进行分析.采用能量差分法建立了该类电机定位力矩的解析表达式;基于ANSYS建立了一台三相12/10极AFFSPM电机全场域三维有... 为了有效削弱磁通切换型轴向磁场永磁(AFFSPM)电机的定位力矩,利用解析法与有限元法相结合,对AFFSPM电机的定位力矩进行分析.采用能量差分法建立了该类电机定位力矩的解析表达式;基于ANSYS建立了一台三相12/10极AFFSPM电机全场域三维有限元模型,对其定位力矩进行仿真计算.结果表明:当转子齿宽占内径圆弧10.5,°且为准扇形齿时,该电机的定位力矩最小;在定子轭部铁心不饱和的情况下,定位力矩随定子厚度减小而减小,而受转子厚度的影响较小;转子齿表面开合适的辅助凹槽有利于削弱该电机的定位力矩;两侧定子错齿虽然可以削弱定位力矩,但会给电机运行带来副作用. 展开更多

关键词 磁通切换 轴向磁场 永磁电机 定位力矩

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基于矢量控制的混合励磁轴向磁场磁通切换永磁电机分区控制策略 被引量：3

5

作者 赵纪龙 景梦蝶 +2 位作者 林明耀 孙向东 李宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第22期6567-6576,共10页

混合励磁轴向磁场磁通切换永磁(hybrid excited axial field flux-switching permanent magnet,HEAFFSPM)电机是一种新型定子励磁型混合励磁同步电机,它结合了轴向磁场磁通切换永磁电机和电励磁同步电机的优点。为了研究该结构电机在全... 混合励磁轴向磁场磁通切换永磁(hybrid excited axial field flux-switching permanent magnet,HEAFFSPM)电机是一种新型定子励磁型混合励磁同步电机,它结合了轴向磁场磁通切换永磁电机和电励磁同步电机的优点。为了研究该结构电机在全速度运行范围内的运行性能,论文详细分析了电机结构特征与调磁机理,构建了电机数学模型和矢量控制系统。基于分区控制策略,在低速区,为了提高电机驱动系统的功率因数,提出一种单位功率因数控制策略,且与id(28)0控制进行对比研究;在高速区,为拓宽电机调速范围,提出一种最大输出功率弱磁控制策略,且与传统弱磁控制策略进行对比研究。基于MATLAB/Simulink和d SPACE1103,采用提出的控制策略对电机全速度范围的运行性能进行研究。仿真与实验结果表明,在低速区,电机轻载或重载运行时,单位功率因数控制策略始终保持电机驱动系统运行功率因数为1,使逆变器容量得到了充分利用;在高速区,最大输出功率弱磁控制策略提高了电机弱磁运行区域的功率利用率,增强了电机带载能力,拓宽了电机调速范围,提高了弱磁运行区的效率。 展开更多

关键词 轴向磁场 磁通切换 混合励磁 单位功率因数 最大输出功率 弱磁

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混合励磁轴向磁场磁通切换电机弱磁控制 被引量：15

6

作者 赵纪龙 林明耀 +1 位作者 徐妲 金龙 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第19期5059-5068,共10页

混合励磁轴向磁场磁通切换电机(hybrid excited axialfield flux-switching machine,HEAFFSM)结合了磁通切换电机和混合励磁同步电机的优点。为了研究HEAFFSM在低速区和高速区的运行性能,该文分析了HEAFFSM的结构特性、磁场调节机理及... 混合励磁轴向磁场磁通切换电机(hybrid excited axialfield flux-switching machine,HEAFFSM)结合了磁通切换电机和混合励磁同步电机的优点。为了研究HEAFFSM在低速区和高速区的运行性能,该文分析了HEAFFSM的结构特性、磁场调节机理及电感特性,并推导了它的数学模型。基于矢量控制方法,建立了HEAFFSM驱动系统。在低速区,提出了一种保持id=0仅采用if进行增磁的控制策略,并采用该控制策略研究了HEAFFSM的低速区特性;在高速区,提出了一种基于电压差判断弱磁时刻的弱磁控制策略,并采用所提出的控制策略研究了HEAFFSM的弱磁特性。仿真与实验结果表明,在低速区,id=0控制可以充分利用HEAFFSM的输出转矩,HEAFFSM带载能力较强;在高速区,相对基于转速判断弱磁时刻的弱磁控制策略,该文所提出的弱磁策略可以充分利用逆变器的输出电压,拓宽HEAFFSM调速范围,因此HEAFFSM比较适合作为轮毂电机用作电动汽车的驱动。 展开更多

关键词 电动汽车 磁通切换 轴向磁场 混合励磁 混合励磁轴向磁场磁通切换电机 弱磁控制

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轴向磁通切换永磁电机双矢量合成模型预测磁链控制 被引量：6

7

作者 张蔚 翟良冠 +1 位作者 梁惺彦 袁晓强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1946-1959,共14页

为了减少轴向磁场磁通切换永磁电机(axial field flux-switching permanent magnet machine,AFFSPMM)的转矩和定子磁链脉动,提出一种磁链矢量跟踪误差最小化的双矢量合成模型预测磁链控制(two-vector synthetic model predictive flux c... 为了减少轴向磁场磁通切换永磁电机(axial field flux-switching permanent magnet machine,AFFSPMM)的转矩和定子磁链脉动,提出一种磁链矢量跟踪误差最小化的双矢量合成模型预测磁链控制(two-vector synthetic model predictive flux control,TVS-MPFC)方法。首先,为了消除传统模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)价值函数中的加权因子,推导TVS-MPFC的等效价值函数;然后,根据无差拍控制估算参考电压矢量;接着,在一个控制周期内,采用双电压矢量的控制方法来提高控制系统的稳定性,其中第一个电压矢量直接选定为有效矢量,而第二个电压矢量在有效矢量和零矢量之间进行选择;最后,根据磁链矢量跟踪误差最小化原理,确定所选电压矢量的占空比。通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。结果表明,与传统MPTC和DB-MPFC相比,所提TVS-MPFC改善了AFFSPMM控制系统稳态性能,特别是在低速和超低速运行的工况下效果更明显。 展开更多

关键词 模型预测磁链控制 轴向磁场磁通切换永磁电机 转矩脉动抑制 双矢量合成 磁链矢量跟踪误差最小化

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基于子域法的双励磁双调制轴向式磁场调制永磁齿轮磁场分析 被引量：2

8

作者 葛研军 刘放 +2 位作者 王大明 马雪祺 于涵 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第20期2444-2449,2458,共7页

轴向式磁场调制永磁齿轮(AFMPMG)存在轴向及切向漏磁严重及转矩密度偏低等问题。在AFMPMG基础上引入了一个外调磁环,使之构成一种双励磁、双调制的AFMPMG(DEM-AFMPMG)结构,由于DEM-AFMPMG低速永磁转子夹在内、外两个调磁环之间,因此可将... 轴向式磁场调制永磁齿轮(AFMPMG)存在轴向及切向漏磁严重及转矩密度偏低等问题。在AFMPMG基础上引入了一个外调磁环,使之构成一种双励磁、双调制的AFMPMG(DEM-AFMPMG)结构,由于DEM-AFMPMG低速永磁转子夹在内、外两个调磁环之间,因此可将AFMPMG轴向及切向漏磁通转化成有用谐波,从而增大DEM-AFMPMG输出转矩及转矩密度。虽然3D有限元法计及了永磁齿轮端部漏磁,具有计算精度高等优点,但同时也使计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长,针对此,提出了一种基于子域法的计算DEM-AFMPMG气隙磁场及电磁转矩数学模型,该方法可将3D模型等效为2D模型,但包括了3D模型的所有因素。算例计算结果表明,基于子域法模型的计算精度与3D有限元法的计算精度相当(气隙磁通密度及电磁转矩的计算误差均不大于5%,转矩密度的计算误差不大于1.5%),但子域法模型计算速度更快,且易于实现计算机程序化,更有利于DEM-AFMPMG的结构参数分析与优化。 展开更多

关键词 轴向式磁场调制永磁齿轮 气隙磁通密度 电磁转矩 子域法

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新型盘式横向磁通永磁无刷电机的变网络等效磁路模型 被引量：25

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作者 徐衍亮 吴巧变 宫晓 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第17期147-153,共7页

针对所提出的新型盘式横向磁通永磁无刷电机的磁路特殊性,建立了简化的变网络等效磁路模型。基于该磁网络模型,无需求解节点方程组,便可直接得到定子绕组磁链,并由此计算了电机空载时永磁相电动势波形及负载时电磁转矩波形。将这些解析... 针对所提出的新型盘式横向磁通永磁无刷电机的磁路特殊性,建立了简化的变网络等效磁路模型。基于该磁网络模型,无需求解节点方程组,便可直接得到定子绕组磁链,并由此计算了电机空载时永磁相电动势波形及负载时电磁转矩波形。将这些解析计算结果与样机电机的3-D FEM计算结果及试验结果进行了比较,验证了所建立的变网络等效磁路模型及由此进行电机性能计算方法的正确性。 展开更多

关键词 永磁无刷电机 横向磁通 盘式轴向磁场 等效磁路

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不同极槽数配合的分立定子混合励磁磁通切换电机研究 被引量：5

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作者 华浩 诸自强 +3 位作者 花为 朱莉 姜淑忠 罗响 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第16期5715-5726,共12页

混合励磁电机使用永磁体和励磁线圈共同作为励磁源,可以集成永磁电机高效率、高功率密度以及电励磁电机灵活调磁的优点。该文将研究一种分立定子混合励磁磁通切换电机,该电机的永磁体和励磁线圈均置于定子以省略电刷滑环,同时采用双定... 混合励磁电机使用永磁体和励磁线圈共同作为励磁源,可以集成永磁电机高效率、高功率密度以及电励磁电机灵活调磁的优点。该文将研究一种分立定子混合励磁磁通切换电机,该电机的永磁体和励磁线圈均置于定子以省略电刷滑环,同时采用双定子结构以解决传统定子混合励磁电机的定子空间拥挤问题。该电机遵循磁通切换原理,静止励磁源产生的磁通被凸极转子调制,进而在电枢绕组上产生双极性交变磁链。该文将介绍该电机运行原理,并重点研究不同定转子极槽数配合的电机电磁性能,以说明该类型电机兼具高转矩密度和强调磁能力。此外,分析关键设计参数对电机转矩密度和调磁能力的影响,为电机设计提供指导。最后,制作并测试2台样机以完成实验研究。 展开更多

关键词 磁场调节 混合励磁 分立定子 永磁 磁通切换 转矩

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Initial Rotor Position Detection of 12/10 Flux-switching Permanent Magnet Motors 被引量：10

11

作者 XU Peilin DENG Zhiquan WANG Yu SONG Lucheng 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期I0014-I0014,共1页

电机转子初始位置检测的精度直接决定其启动运行时的性能。针对12/10极永磁磁通切换型电机,在验证其凸极性的基础上,采用注入脉振高频信号实现转子初始位置估计。通过对传统高频脉振正弦电压信号注入的分析,研究了基于高频方波或三角波... 电机转子初始位置检测的精度直接决定其启动运行时的性能。针对12/10极永磁磁通切换型电机,在验证其凸极性的基础上,采用注入脉振高频信号实现转子初始位置估计。通过对传统高频脉振正弦电压信号注入的分析,研究了基于高频方波或三角波的注入方法,再利用电流差值调制或直接信号调制方法得到位置误差信号,同时根据磁路的饱和效应,通过对d轴电流过零点时间差值的累加,实现了磁极方向辨识。分析了位置误差信号的系数与初始位置检测收敛性的关系。通过实验验证了所提方法的正确性和可行性。 展开更多

关键词 转子磁通 初始位置检测 电机转子 切换 开关磁阻电动机 永磁 转子位置检测 永久磁铁

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《电机与控制学报》第13卷(2009)总目次

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《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期937-944,共8页

关键词 永磁同步电机 mode line 永磁式电机 无轴承开关磁阻电机 PMSM 永磁同步电动机 变换器 转换器 直线感应电机 磁通切换永磁电机 笼型转子 BLDC 杨贵杰 Jun 无速度传感器 转子位置 学报 连续出版物 目次

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一种基于自适应扩展卡尔曼滤波器的齿槽转矩抑制方法

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作者 张蔚 凡昊洁 +1 位作者 张继爽 邰梓异 《江苏大学学报(自然科学版)》 2025年第5期577-584,共8页

为了抑制轴向磁场磁通切换永磁(axial field flux-switching permanent magnet,AFFSPM)电动机齿槽转矩引起的转矩脉动,提出一种基于自适应扩展卡尔曼滤波器的齿槽转矩抑制方法.该方法根据齿槽转矩分析结果,以及AFFSPM电动机数学模型和... 为了抑制轴向磁场磁通切换永磁(axial field flux-switching permanent magnet,AFFSPM)电动机齿槽转矩引起的转矩脉动,提出一种基于自适应扩展卡尔曼滤波器的齿槽转矩抑制方法.该方法根据齿槽转矩分析结果,以及AFFSPM电动机数学模型和损耗模型,将齿槽转矩引起的系统转矩脉动作为扩展状态变量,与电流环的反馈电流一起构造系统扩张状态空间方程.在状态估计过程中引入了遗忘因子,提高观测精度和速度.与基于谐波电流注入法抑制齿槽转矩的控制方法进行了控制性能和突变工况对比.结果表明:所提出控制方法在低速时转矩脉动降低了43.5%,电损耗降低了14.8%,能更有效抑制齿槽转矩脉动和提高系统效率. 展开更多

关键词 轴向磁场磁通切换永磁电动机 齿槽转矩 转矩脉动 系统效率 自适应扩展卡尔曼滤波器 扰动补偿 矢量控制 谐波电流注入法

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