摘要：为设计一台针对37kW6极异步电机负载的异步磁力耦合器(Permanent Magnetic Asynchronous Coupler,PMAC),研究其机械性能。首先,利用法拉第电磁感应原理及安培力计算公式分析得出PMAC的电磁转矩;在此基础上分析了PMAC设计时削弱齿槽转矩的方法,进而得出永磁体尺寸参数、永磁体极对数及轭铁相关参数的设计方法。然后利用上述理论和方法,初步设计出符合实际工况负载的磁力耦合器模型参数,利用时步有限元法分析了模拟实际工况负载时PMAC从启动到稳态的性能,得出了其稳定运行时输出转速、输出转矩、损耗、效率以及机械特性曲线,结果表明可以达到实际工况使用要求。最后,试制了样机并搭建试验平台,对PMAC线性区域的机械特性进行了实验,实验结果与有限元吻合的较好,验证了该设计方法和有限元分析的准确性,为大功率PMAC的设计奠定了基础。

摘要：为了减小气隙磁场中谐波含量过高对永磁发电机性能造成的不利影响,结合Taguchi方法和时步有限元法对内置"V"型转子磁路结构的永磁电机进行优化设计。首先,以永磁电机的4个结构参数为优化变量,2种电机特性为约束条件,对采用非均匀气隙结构的永磁电机的转子结构进行多目标多变量优化,得到了最优空载下非均匀气隙磁通密度波形时的转子结构;然后通过对比优化前后的气隙磁通密度谐波含量,验证Taguchi方法优化结果的优越性和正确性;最后,运用时步有限元方法计算得到了考虑定子斜槽的电动势波形,进一步验证了该文气隙磁通密度优化的有效性。

摘要：提出一种新型外转子磁齿轮复合电机,该电机将磁齿轮和无刷直流电机进行整合,电机的外转子和磁齿轮的内转子共同构成复合电机的内转子,实现了低速大转矩的直接驱动方式,同时充分利用了磁齿轮的内部空间,从而提高了整个传动系统的效率。采用时步有限元法对复合电机的磁场进行分析,充分考虑了谐波磁场的相互耦合问题,并得出复合电机的相关动态特性。这些特性揭示了复合电机非常适合与低速大转矩的直接驱动场合,但是不适合于对舒适度和位置精度要求较高的场合。制造了一台1200W原型机,并对原型机进行试验,验证了电磁理论分析结果的正确性。

摘要：异步起动永磁同步电机(LSPMSM)最大去磁工作点发生在起动过程中,采用传统磁路分析法未考虑电机内瞬态磁场分布情况。提出最大去磁工作点计算新方法,可准确计及饱和、集肤效应等多种非线性因素。该方法一方面基于场-路-运动耦合时步有限元模型仿真实际起动状况,确定起动过程中最容易发生去磁的永磁体局部单元位置,并将该单元作为考核单元,揭示瞬态退磁磁场与转速之间的关系;另一方面通过给定转子转速的时步有限元模型计算堵转到同步速一系列转速下稳态运行时的退磁磁场,最终得到同步速退磁磁场作用下永磁体考核单元位置的工作点,即为LSPMSM设计校核用的最大去磁工作点。在此基础上,针对一台22 k W样机进行抗退磁能力分析,并提出一种有效提高电机抗退磁能力的复合材料转子新结构。最后通过设计磁场实时测量系统得到某台实验电机起动过程中永磁体工作点,验证了所提方法的有效性。

摘要：提出并设计一种新型双定子轴向磁通分裂齿式永磁游标电机。采用二维有限元法对电机关键技术参数进行优化设计,以优化后的电机为对象,从永磁体材料、充磁方向等角度,对电机性能进行分析。最后,将此电机与传统非分裂齿式游标电机进行对比,结果表明,同等条件下新提出的电机具有更高的输出转矩与更好的磁场调制效果。新提出的轴向磁通永磁游标电机既能满足轴向尺寸要求,又能达到直驱大转矩,在电动汽车的轮毂电机等应用中具有巨大的研究潜力与发展前景。

摘要：根据舰艇水泵对其配套电机要求的特殊性,设计了具有自起动能力的舰艇水泵高功率密度永磁同步电动机。采用"场-路-运动"耦合时步有限元方法,对所设计电机的起动电流、起动时间、稳态转矩脉动进行了计算,分析了负载类型、转子系统转动惯量、V型永磁体槽间距、键槽方案对高功率密度自起动永磁同步电机起动性能和稳态转矩脉动的影响。结果表明,自起动永磁同步电机带水泵型负载时比带恒转矩负载时起动性能更优,起动性能随转子系统转动惯量增大而变差,减小空载气隙磁密5、7次谐波有利于降低自起动永磁同步电机稳态转矩脉动。

摘要：针对现阶段单纯基于磁路法计算精度相对不高的问题,研究了磁路法和时步有限元法的优势和不足。以一台22 k W实心转子永磁电机为例,分别采用两种方法计算了在空载情况下电机的气隙磁密、空载感应电势以及负载情况下的起动转矩、最小转矩等性能指标;并对该样机部分性能指标进行实测。对比实测与计算结果表明,有限元方法准确可靠。进而试算了在不同气隙大小及不同磁钢宽度时电机的性能,提出改进方案,为永磁电机的优化设计提供了重要参考。

摘要：本文提出用于城市轨道交通系统的直线感应电机(LIM)的非线性设计方法。该方法采用二维时步有限元法和外部驱动电路联立求解,考虑LIM的磁轭和背铁材料中的磁饱和现象和运动速度对端部效应的影响,直接计算出LIM在起动和正常工况运行时的电流、电压、磁密、推力、效率等参数。与传统的线性设计方法相比,非线性设计得到的电流与推力关系更为准确,为正确选择电机的冷却容量和驱动变频器的伏安容量提供了可靠的依据。计算实例验证了新方法的有效性。

摘要：转子磁路结构直接影响自起动永磁同步电机的起动和稳态运行性能,同时也影响磁钢用量及电机的成本,需要慎重选择和设计。对采用V型、U型及混合型磁路结构的6极22 kW自起动永磁同步电机进行设计,用静态有限元法分别分析了电机的空载气隙磁场,并采用时步有限元方法对三种磁路结构电机的起动过程进行仿真,对比分析了不同转子结构对自起动永磁电机性能的影响。所得结论对不同应用场合的自起动永磁电机的设计具有一定参考价值。

摘要：介绍了双机械端口能量变换器的发展现状和机理,根据双机械端口能量变换器的技术指标,结合样机设计方案,采用时步有限元法仿真计算了关键运行点的电磁性能。样机试验数据验证了样机设计的可行性和合理性,同时证明了时步有限元法的准确性。