摘要：为了提升五相容错式永磁游标(five-phase fault-tolerant permanent-magnet vernier,FT-PMV)电机的输出转矩和设计优化的效率,该文对影响五相FT-PMV电机转矩性能的关键设计参数进行了研究。首先,推导了电机的功率方程,确定了影响电机转矩性能的关键设计参数,并通过解析法计算得到参数的合理取值范围,为电机转矩的优化提供基础。其次,以最大输出转矩为目标,利用遗传算法,对电机的关键设计参数进行了全局优化,设计并制造了一台1.6k W实验样机。最后,对样机开展了正常运行和故障容错运行的实验研究。仿真和实验结果表明样机确实具有高可靠性、高转矩的优点,同时证明了理论分析的有效性。

摘要：基于传统交替极双定子分裂齿式永磁游标电机的拓扑结构提出一种新型沙漏形隔磁结构的主副齿式永磁游标电机,旨在进一步提高电机转矩密度和解决永磁体极间漏磁的问题。依据磁场调制原理,首先对定子主齿和副齿的结构参数进行优化设计,主齿的调节作用使低速旋转永磁体磁场和高速旋转电枢磁场进行耦合,副齿对气隙磁场进一步调节产生其他次有效谐波增加电机的同步转矩分量。在永磁体两侧引入沙漏形隔磁结构,该结构不仅抑制极间泄漏,而且大大降低永磁体径向应力和径向形变;并探究永磁体极弧系数对转矩及功率因数的影响,确定优化设计后的模型参数。最后用有限元仿真结果验证了沙漏形隔磁结构的主副齿式永磁游标电机的优越性,相较于传统的分裂齿式永磁游标电机,该电机具有更大的转矩和更小的转矩脉动。

摘要：本文针对混合永磁游标电机在空载/负载条件下的交叉耦合效应,分析两种永磁体的作用机理及其工作点的变化规律。首先,基于有限元法对气隙磁密和空载反电势进行计算,结果表明混合永磁交叉耦合效应会造成低矫顽力永磁体发生部分退磁,从而增加电机在线精确调磁的难度。其次通过矫顽力参数对交叉耦合效应的敏感性分析,说明低矫顽力永磁体的矫顽力越高,其抗交叉耦合能力就越强。最后,与单一永磁游标电机进行对比分析,在此基础上研究了混合永磁游标电机不同磁化水平下的气隙磁密分布、反电势和电感等特性参数的变化规律,为此类电机的永磁材料选择和拓扑结构设计及其高效在线调磁控制提供理论依据。

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：设计了一种应用于电动汽车直驱系统的双边Halbach交替极永磁游标电机,以提高电机输出性能为目标,利用二维有限元法对电机内、外定子调制齿尺寸,转子内、外侧永磁体阵列错位角度及磁极尺寸等关键技术参数进行优化,分析了电机的电磁性能,并将其与传统永磁游标电机进行了比较。结果表明:双边Halbach永磁体阵列错位一定角度后,能有效降低齿槽转矩及转矩脉动;与传统游标电机相比,该电机在永磁体利用率、平均输出转矩及转矩波动方面具有显著优势,综合性能较优,更适用于新能源电动汽车直驱系统。

摘要：为实现永磁电机在体积和槽数不增加情况下产生低速大转矩输出,将混合励磁概念引入永磁游标电机,提出了一种新型可变磁通永磁游标电机。通过将磁通调制极引入到电机定子齿以及在相邻磁通调制极间布置励磁绕组,实现了电机磁通可控,从而保证在增磁及弱磁过程中宽调速范围运行。分析了其工作原理,采用时步有限元方法计算了电磁特性,包括空载永磁磁链、空载感应电动势、齿槽转矩和输出转矩,对其增磁弱磁过程进行了分析。制作了一台1 kW样机;并对其静态特性进行了测试。结果表明该电机具有转矩密度大、齿槽转矩小、调速范围宽特点,适用于风力发电、电动汽车领域。

摘要：为解决游标电机功率因数偏低的问题,提出了一种提高功率因数的电机设计优化思路。首先,使用绕组函数法计算出分数槽集中双层绕组的电感,推导出游标电机的功率因数表达式,分析影响功率因数的主要设计参数;其次,结合有限元法研究各设计参数改变时电机性能的变化规律,进而总结出设计思路;然后,以一台裂齿式游标电机为基准样机,按照所提思路重新设计一台高功率因数的电机,并采用遗传算法对电机主要设计参数进行多目标优化;最后,与基准样机进行性能对比,结果表明所设计电机的功率因数更高,验证了理论分析和所提设计思路的有效性。

摘要：提出一种新型初级永磁型游标直线(LPPMV)电机,该电机的绕组和永磁体均安装于电机初级,而电机次级仅为设有凸极的导磁铁心,结构简单、牢固。基于磁齿轮效应,次级凸极对位于电机初级齿表面的永磁体产生的磁场进行调制,产生波长长、运行速度快的谐波磁场,由该谐波磁场作为有效励磁的LPPMV电机具有低速、大电磁推力密度的特点。在深入分析运行原理的基础上,利用等效磁路法推导了该电机的功率尺寸方程,给出了电机的初步设计方法。利用有限元方法,研究了其静态特性,具体包括空载磁链、空载感应电动势、电感、定位力和电磁推力等。仿真和样机实验结果表明,该电机具有推力密度大、定位力小等特点,特别适用于如海浪发电等低速、大推力直驱系统。

摘要：初级永磁型游标直线(LPPMV)电机具有低速、大推力输出特性,特别适用于直线直驱系统。设计合理的绕组连接方式可有效改善电机性能。首先根据电机的运行原理,针对一台6/2极LPPMV电机提出了4种不同的绕组连接方式;其次通过有限元法,比较了LPPMV电机在不同绕组连接方式下的特性,包括空载感应电动势、电感,并在相同铜耗条件下计算了绕组的总质量、电枢电流、推力、铁心磁通密度以及铁耗等,以此得到了不同绕组连接方式下电机的运行效率;最后折中选择了一种绕组连接方式,制造了样机,并通过实验验证了电机的性能。

摘要：提出并设计一种应用于舰船低速直驱系统的混合励磁交替极永磁游标直线电机。阐述了该电机的结构设计和理论分析,以提高电机输出性能为目标,利用二维有限元法对极弧系数和Halbach永磁体阵列尺寸等关键技术参数进行优化,分析了电机的电磁性能,验证了电机结构设计的合理性,最后将该电机与交替极、隐极和混合励磁隐极3种次级结构的电机进行了比较。结果表明,与混合励磁隐极结构相比,设置在电枢齿间的Halbach永磁体阵列能显著提升交替极电机的输出性能,该电机在磁钢利用率、输出推力、推力波动等方面拥有更优越的性能表现,综合性能较优,在舰船武器升降平台、直线驱动往复水泵等低速大推力场合拥有广阔的应用前景。