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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

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中国电机工程学报 2024年

作者：王笔谈赵文良刘聪刁成武陈德志王秀和山东大学电气工程学院沈阳工业大学电气工程学院

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... 详细信息

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。本文利用磁场调制原理，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。首先介绍了电机结构、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，并据此确定了最佳内外定子相对角，定量分析了电机空载与电枢气隙磁密、空载反电势以及输出转矩，推导了气隙磁场主要工作谐波，分析了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，制造样机并搭建了实验测试平台，对电机转矩等性能进行测量，验证了解析计算和有限元仿真的准确性。

关键词：双三相聚磁式永磁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

基于非支配排序遗传算法与神经网络的20MW双定子超导磁场调制电机优化设计

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中国电机工程学报 2024年

作者：朱新凯刘雅斌王景霞张志恒花为华北电力大学河北省绿色高效电工新材料与设备重点实验室上海理工大学机械工程学院东南大学电气工程学院

超导电机比永磁电机拥有更高的功率密度和效率，有利于海上风力发电机单机容量向20MW以上发展。为解决超导励磁极对数受限于模块化杜瓦几何尺寸而无法提高的难题，本文提出了采用整体式杜瓦的双定子超导磁场调制电机拓扑结构。为研究双... 详细信息

超导电机比永磁电机拥有更高的功率密度和效率，有利于海上风力发电机单机容量向20MW以上发展。为解决超导励磁极对数受限于模块化杜瓦几何尺寸而无法提高的难题，本文提出了采用整体式杜瓦的双定子超导磁场调制电机拓扑结构。为研究双定子超导磁场调制电机中内定子齿、转子导磁块、外定子齿等各个调制器所带来的谐波分量与不同极槽配合电枢绕组的谐波分量如何实现最佳耦合，本文分析了双定子电机不同极比、极槽配合以及不同极弧系数、转子调制块占比等9个敏感参数对电磁性能的影响，并基于上述参数建立了电机数学模型。为解决大功率双定子超导磁场调制电机传统优化方法速度慢、耗费资源多的问题，本文利用数学模型计算生成的样本库训练BP神经网络，得到9个敏感参数与电机性能间的映射关系，并采用改进第二代非支配排序遗传算法，完成了20MW电机的多目标优化设计。

关键词：超导电机磁场调制 NSGA-II BP神经网络优化设计整体式杜瓦

基于磁场调制的电磁式振动能量采集器调频方法

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高电压技术 2024年

作者：张庆宏王志飞周晨媛周丹蔡玲珑李运甲西安交通大学电气工程学院广东省电力装备可靠性企业重点实验室(广东电网有限责任公司电力科学研究院)

面向电力应用场景，为克服复杂电磁环境对电磁式振动能量采集器的干扰，并实现器件谐振频率与环境振动频率相匹配，提出基于软磁材料进行磁场调制的调频方法。研究电磁式振动能量采集器的动力学模型与磁场耦合分布模型，明确磁力非线性... 详细信息

面向电力应用场景，为克服复杂电磁环境对电磁式振动能量采集器的干扰，并实现器件谐振频率与环境振动频率相匹配，提出基于软磁材料进行磁场调制的调频方法。研究电磁式振动能量采集器的动力学模型与磁场耦合分布模型，明确磁力非线性和几何非线性对器件谐振频率的作用机制。探究永磁材料及软磁材料对能量采集器内部磁场分布规律的影响，完成调频单元及器件整体结构设计，制备样机并开展性能验证试验。研究结果表明：基于软磁材料的调频方法可实现96 Hz-139 Hz范围调频，相对调频范围44.8%。与基于磁力进行调频的方法相比，该方法不仅可实现电磁式振动能量采集器较宽范围、较高精度调频，还可进一步屏蔽外界磁场干扰并约束内部磁场泄露，有利于提升电磁式振动能量采集器在强磁场环境中的工作可靠性。

关键词：电磁式振动能量采集器磁场调制频率调节软磁材料磁场屏蔽

基于能量法的磁场调制电机结构演化及转矩提升机理

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中国电机工程学报 2024年

作者：凌志健顾友壮赵文祥吉敬华曾煜江苏大学电气信息工程学院南京工程学院电力工程学院

磁场调制电机因其高转矩密度而受到广泛关注，得益于双边磁场调制效应，双永磁游标（Dual-Permanent Magnet Excited Vernier， DPMEV）电机拥有更高的转矩密度。然而，由于其调制关系复杂，谐波贡献分析具有一定的困难。因此，本文提... 详细信息

磁场调制电机因其高转矩密度而受到广泛关注，得益于双边磁场调制效应，双永磁游标（Dual-Permanent Magnet Excited Vernier， DPMEV）电机拥有更高的转矩密度。然而，由于其调制关系复杂，谐波贡献分析具有一定的困难。因此，本文提出了一种基于能量法的谐波贡献计算方法。首先，以5/12/19极DPMEV电机为例进行性能分析，并利用有限元法进行验证。研究表明，在定子侧永磁体产生的气隙磁密中，存在部分谐波阶次对反电势产生负贡献。然后，基于提出的分析方法，演化出了新型DPMEV电机结构，提升了电机整体性能。其次，通过谐波相角变化，实现了新型DPMEV电机负贡献谐波的有效利用，从而进一步提升了转矩密度。最后，通过实验验证了解析计算和有限元仿真的合理性。

关键词：磁场调制永磁游标双永磁能量分析法谐波分析

直驱式波浪发电用磁场调制横向磁通发电机的设计与分析

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中国电机工程学报 2024年

作者：黄磊李渊陈珉烁杨建龙东南大学电气工程学院

基于直线发电机的直驱式波浪发电系统可以直接将波浪能转化为电能，具有结构简单和效率高等优点。然而，由于波浪速度较低，造成直驱式波浪发电机体积庞大和功率密度较低，为了解决这个问题，本文基于磁齿轮和磁场调制电机的增速效应，... 详细信息

基于直线发电机的直驱式波浪发电系统可以直接将波浪能转化为电能，具有结构简单和效率高等优点。然而，由于波浪速度较低，造成直驱式波浪发电机体积庞大和功率密度较低，为了解决这个问题，本文基于磁齿轮和磁场调制电机的增速效应，结合横向磁通电机的横向磁路，提出了一种用于波浪发电的新型磁场调制横向磁通直线发电机结构。首先介绍了发电机的结构、工作原理和磁场调制机理，采用多目标优化法对发电机电磁结构进行优化设计，研究了不同极槽配比和调制器倾斜角度对发电机电磁性能的影响，计算了发电机对应不同电枢电流的损耗和效率，对比了本结构、交叉绕组结构和现有文献中横向磁通直线电机的功率密度。最后，制造样机并搭建实验测试平台，测量了发电机推力和反电势，证明了所提出拓扑结构的合理性和有限元计算结果的准确性。

关键词：磁场调制功率密度横向磁通直驱式波浪发电直线发电机

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磁场调制技术在高效压缩机电机中的应用研究

电器 2024年第8期 73-75页

作者：李宗洋徐飞程文毛临书谭辉广东美芝制冷设备有限公司 528333 美的集团股份有限公司 5283333

在全球节能减排与绿色可持续发展的宏大背景下,如何进一步降低能源消耗成为众多家电消费者关注的焦点问题。压缩机电机的高效化,被视为减少空调产品耗电量、提升系统整体能效的关键路径。磁场调制技术可利用磁密谐波产生恒定电磁转矩,... 详细信息

在全球节能减排与绿色可持续发展的宏大背景下,如何进一步降低能源消耗成为众多家电消费者关注的焦点问题。压缩机电机的高效化,被视为减少空调产品耗电量、提升系统整体能效的关键路径。磁场调制技术可利用磁密谐波产生恒定电磁转矩,其转矩密度和效率较常规电机更高,有利于压缩机电机向高功率密度、高能效方向发展。本文针对高效压缩机电机中的磁场调制技术展开了研究,以6槽8极磁场调制电机作为研究对象,分析了磁场调制技术对电机磁场谐波、电磁转矩的影响,揭示了磁场调制技术在压缩机电机中的功率密度以及能效提升机理,对比了不同工况下的电机效率。考虑到磁场调制电机的电流谐波问题,本文对比并分析了实测电流下的电机电磁力,揭示了磁场谐波对电磁力的影响规律,提出了磁场调制电机电磁噪声改善的技术方向,提高了磁场调制技术在空调压缩机电机中的应用价值。

关键词：压缩机永磁电机磁场调制电机效率噪声

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磁场调制型双馈无刷混合励磁电机及其静态性能分析

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电工技术学报 2020年第14期35卷 2969-2978页

作者：卢浩杜怿刘新波仲叙全力江苏大学电气信息工程学院镇江212013 江苏科技大学电子信息学院镇江212003

基于磁场调制原理工作的永磁(PM)游标电机具有低速、大转矩特性。然而,和传统永磁电机类似,永磁游标电机的励磁磁场由永磁体产生,气隙磁场相对恒定难以调节,宽调速范围运行能力受限。结合"混合励磁"设计方法,通过在分裂齿式永磁游标电... 详细信息

基于磁场调制原理工作的永磁(PM)游标电机具有低速、大转矩特性。然而,和传统永磁电机类似,永磁游标电机的励磁磁场由永磁体产生,气隙磁场相对恒定难以调节,宽调速范围运行能力受限。结合"混合励磁"设计方法,通过在分裂齿式永磁游标电机调磁小齿间引入混合励磁绕组,该文研究了一种磁场调制型双馈无刷混合励磁电机;结合有限元方法,介绍了该电机的基本结构和运行原理,揭示了其低速、大转矩并具有宽调速范围特性内在机理;设计了该电机的驱动控制系统,对其静态性能进行系统测试,验证了理论分析与仿真计算的正确性。

关键词：磁场调制混合励磁双馈轮毂电机

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磁场调制永磁直线电机拓扑研究综述

中国电机工程学报 2021年第4期41卷 1469-1484页

作者：周游石超杰曲荣海李大伟高玉婷强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074 卡尔斯鲁厄理工学院德国卡尔斯鲁厄76131

基于磁场调制原理(即磁齿轮效应)的磁场调制永磁直线电机(flux-modulation linear permanent magnet machines,FMLPMMs),具有更高的推力密度与更低的推力波动,近年来是直线电机领域的研究热门之一。该文旨在对磁场调制永磁直线电机拓扑... 详细信息

基于磁场调制原理(即磁齿轮效应)的磁场调制永磁直线电机(flux-modulation linear permanent magnet machines,FMLPMMs),具有更高的推力密度与更低的推力波动,近年来是直线电机领域的研究热门之一。该文旨在对磁场调制永磁直线电机拓扑结构方面的研究工作进行系统性综述。首先,介绍磁场调制永磁直线电机的拓扑结构演变历程,并对现有拓扑结构进行分类和归纳。其次,由于推力密度与推力波动是直线电机最为重要的两大性能参数,因此该文就如何进一步提升磁场调制永磁电机的推力密度、抑制推力波动进行详细介绍。最后,结合磁场调制永磁直线电机各个拓扑结构的特点,对其未来的发展方向和应用前景进行展望。

关键词：磁场调制永磁直线电机推力密度推力波动发展趋势

五相容错式磁通切换永磁电机的气隙磁场调制运行机理分析

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中国电机工程学报 2017年第21期37卷 6227-6236页

作者：吉敬华潘小云赵文祥陶涛江苏大学电气信息工程学院江苏省镇江市212013

从气隙磁场调制的角度分析五相容错式磁通切换永磁(fault-tolerant flux-switching permanent-magnet,FT-FSPM)电机的运行机理。对10/18极、10/19极FT-FSPM电机永磁体和电枢电流单独作用下的气隙磁密进行解析计算,并运用有限元对其进行... 详细信息

从气隙磁场调制的角度分析五相容错式磁通切换永磁(fault-tolerant flux-switching permanent-magnet,FT-FSPM)电机的运行机理。对10/18极、10/19极FT-FSPM电机永磁体和电枢电流单独作用下的气隙磁密进行解析计算,并运用有限元对其进行验证。磁场分别由永磁体和电枢绕组产生,当两者产生的气隙磁密的谐波次数以及旋转速度相等时,这些谐波才能称为有效工作波。在此基础上,用气隙磁场调制理论分析各次有效工作波产生的转矩占总平均转矩的比例。研究表明,五相FT-FSPM电机由一些工作波产生电磁转矩,这些工作波产生的转矩占总平均转矩的比例大于97%。实验验证解析计算和有限元仿真的合理性。

关键词：磁通切换永磁电机容错磁场调制谐波分析