摘要：针对电动汽车驱动电机既要满足低速区大转矩输出,同时又要满足高速恒功率区宽弱磁调速范围的特殊需求,提出采用V型转子磁路结构的内置式永磁同步电机作为驱动电机;通过对影响这种结构电机运行特性的主要参数理论分析表明:提高内置式永磁同步电机交轴电感Lq参数值,不仅有利于提高电机恒功区弱磁扩速范围,而且同时也满足低速区的大转矩输出要求。同时,采用这种结构设计了30 kw电动汽车驱动用内置式永磁同步电机,结合有限元对样机主要性能进行了电磁场计算;并对样机进行了参数实验、空载实验、负载实验。通过对比分析,样机实验测试结果与设计计算值、电磁场仿真计算结果相吻合,表明所研究V型内置式永磁同步电机结构及提高电机交轴电感Lq参数的设计方法是一种能够满足电动汽车驱动电机输出特性需求的有效方法。

摘要：由高速驱动电机与压气机组成的电动增压系统,空气经系统压缩进气缸参与燃烧以提升动力输出。但高速电机的高损耗密度和高频特性会引起永磁体高温退磁和绕组阻感变化,不利于系统长时间稳定工作。基于受阻感影响小的基波/三次谐波磁链复合信号设计了新型高速电机无位置控制策略。同时在电机设计时将提升三次谐波信噪比,减小转子径向力和涡流损耗作为优化目标,对极弧系数等电机结构参数进行了设计优化。采用三维温度场方法分析电机温升,发现不同阶段热量传播路径存在不同。样机性能实验显示系统负载运行动态响应迅速,有效降低动力迟滞;温升实验结果表明热平衡时永磁体温度远低于极限温度,可靠性提升;亦验证了热量传播路径的观点。

摘要：针对四足机器人髋关节对驱动电机高转矩密度的性能需求,提出一种以提高电机转矩密度为目标的永磁同步电机设计方法。设计出一款四足机器人髋关节用高转矩密度电机,并通过有限元仿真对电机进行建模,基于所提解析设计方法设计了原理样机。仿真与实验数据表明,所设计电机的扭矩密度能够满足四足机器人髋关节的实际应用需求,验证了所提解析设计方法的准确性和有效性。

摘要：针对离网型小功率直驱永磁同步风力发电机的特点,研制了一台城市路灯用2 kVA小功率直驱永磁同步风力发电机;结合电磁场软件MagNet,利用二维有限元法计算出电机的空载气隙磁密、反电势、齿槽转矩,以及带额定负载运行时的电磁转矩、电磁功率、输出电压;最后,通过样机实验,对研制样机的设计值与实测值进行了比较,结果表明,所研制的2 kVA永磁同步风力发电机性能完全满足设计指标要求。

摘要：以开展某型飞机螺旋桨气动力和气动噪声研究为目的,结合5.5 m×4 m航空声学风洞实际,设计了一套动力模拟试验系统。该系统以300 kW高功率密度永磁电动机为核心,通过配套相应的电源、驱动、控制、支撑等,实现了大尺度螺旋桨的动力模拟,并开展了相关试验验证。结果表明:该系统额定转速和转矩分别高达5000 r/min和573 N·m、转速控制精度优于±0.5 r/min,且具有较低的自身噪声级和良好的电磁兼容性能,拉力系数试验重复性精度优于0.0007等。该系统的建立能有效地满足大尺度飞机螺旋桨相关风洞试验研究的动力模拟需求,进一步拓展了国内低速空气动力学试验模拟能力。

摘要：高空飞艇的一些概念设计中采用电动机驱动螺旋桨的电推进系统,对该系统中电动机的关键技术进行分析,为高空飞艇螺旋桨驱动电机的研制提供参考。针对高空飞艇的电源和不同电动机的特点,分析了螺旋桨驱动电机应首选稀土永磁无刷直流电动机。根据高空飞艇对螺旋桨的推力要求,分析了满足螺旋桨驱动需求的驱动电机的额定参数确定。结合高空环境的特点,从材料选择、轴承润滑和电机温升等方面对驱动电动机的高空适应性设计进行了探讨。稀土永磁无刷直流电动机驱动螺旋桨的地面试验表明所设计的电动机样机具有高效率,能够满足螺旋桨驱动需求。

摘要：针对磁钢不同充磁方式对电机磁场性能影响不同,在对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach磁体磁化强度分布的基础上,提出一种计算内永磁体转子和外永磁体转子对转电机气隙磁密的解析算法。该算法计算结果与有限元分析结果接近且趋势相同,是一种在电机设计前期预报气隙磁场分布的有效方法。利用解析和有限元相结合的方法研究了充磁方式对2种转子结构对转永磁电机气隙磁场的影响。结果表明:外永磁体转子对转电机选择径向充磁能获得趋近方波的气隙磁密和较高的磁密峰值,适合无刷直流电机;内永磁体转子对转电机选择平行充磁既可提高气隙磁密的正弦分布程度,又能得到较高气隙峰值;Halbach磁体的电机气隙磁密正弦分布程度高,谐波含量小,适用于永磁同步电机。

摘要：针对永磁同步电机调速系统矢量控制过程中,逆变器死区、电机磁场分布谐波以及电流在采样过程中存在误差等因素导致的电机控制效果不佳问题,提出了一种改进型自耦PI控制的双环控制策略。为减小信号的跟踪误差,采用加速度前馈的方式,将增加Levant微分器的自耦PI控制器引入到永磁同步电机速度环中,确保对含有噪声的输入信号准确求导以提高系统的鲁棒性。另外,所提策略在电流环中将增加加速前馈的自耦PI控制结构的比例项和标准谐振器相结合,构成比例谐振自耦PI控制器,使永磁同步电机在电流环的控制中能更好地补偿电流,达到抑制电流谐波的作用。通过分析伺服系统的控制机理,在被控对象PMSM数学模型的基础上,给出了改进型自耦PI控制结构的设计方法。实验结果表明,所提出的控制策略能够减小电机自身参数变化对系统性能的影响并且在低速域具有良好的抑制电流谐波作用,验证了所设计的改进型自耦PI控制器的有效性。

摘要：高功率密度永磁同步电动机由于单位体积上所折合的输出功率大而具有广阔的应用前景。但单位体积上输出功率大的同时,发热量大,导致整机温升严重,合理的散热设计对高功率密度电动机至关重要。先计算电动机额定负载运行时的各种损耗值,分析电机温升特点,再合理地设计电机的冷却结构,最后对电机进行热场仿真分析。以一台21kW、11 000 r/min航空油泵电机设计为例,对电机进行了散热结构设计及热场分析。试验数据表明,电机发热计算及热场分析准确,冷却结构设计合理。

摘要：螺旋桨转矩与大气密度成正比,飞艇最高飞行高度海拔30 km处大气密度为0 km处的1/66,若保持相同转速,0 km的转矩是30 km处的66倍,常规永磁无刷直流电机（brushless DC machines,BLDCM）难以兼顾对高、低空螺旋桨负载的匹配,限制了飞艇飞行高度范围。为此提出利用调节BLDCM磁链的解决思路,进而提出一种BLDCM绕组换接方法,绕组并联减小磁链,满足高空下电机高速运行需求,绕组串联增加磁链,减小电机电流,满足电机低空低速大转矩需求。对不同绕组模式电机性能进行了理论分析,研究了绕组换接BLDCM的设计方法,设计并测试了1台3.5 k W BLDCM样机,样机不同绕组模式下性能测试结果与理论分析相吻合,证明该绕组换接方法可使BLDCM满足0~30 km高度空间内螺旋桨负载驱动的转矩和转速需求。