检索结果-南通市图书馆

少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机优化设计

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

电机与控制应用 2023年第3期50卷 22-28页

作者：初秋车爽李春艳黑龙江大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150080

针对稀土永磁同步电机(PMSM)对稀土永磁材料依赖性大的问题,提出一种少稀土组合磁极Halbach PMSM,永磁体采用Halbach充磁方式。阐述了该电机新型转子的磁钢结构,其中主磁极由双层永磁体组成,上层磁钢为钕铁硼永磁材料,下层磁钢为铁氧体... 详细信息

针对稀土永磁同步电机(PMSM)对稀土永磁材料依赖性大的问题,提出一种少稀土组合磁极Halbach PMSM,永磁体采用Halbach充磁方式。阐述了该电机新型转子的磁钢结构,其中主磁极由双层永磁体组成,上层磁钢为钕铁硼永磁材料,下层磁钢为铁氧体永磁材料,辅磁极磁钢也为铁氧体永磁材料。以电磁转矩、转矩脉动和齿槽转矩为优化标准,对电机每极永磁体块数、充磁角度、永磁体材料和永磁体厚度等电机参数进行优化。采用定子斜槽结构降低齿槽转矩。优化后的少稀土组合磁极PMSM在保证转矩性能的情况下,减少了永磁体用量,降低了电机成本。最后通过有限元法分析该电机在空载和额定负载下的特性,验证了该电机设计的合理性。

关键词：永磁同步电机 Halbach阵列少稀土组合型磁极有限元分析

基于谐振补偿策略的少稀土类齿轭磁势互补型双凸极永磁电机的驱动控制研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中国电机工程学报 2017年第22期37卷 6534-6542页

作者：刘峻峰朱孝勇全力项子旋张超江苏大学电气信息工程学院江苏省镇江市212013

该文以少稀土齿轭磁势互补型双凸极永磁电机为研究对象,提出一种有效的谐振补偿控制策略,以实现转速脉动的抑制和电机驱动性能的提升。首先,对电机空载反电动势和定位力矩进行谐波频谱分析,并根据分析结果,针对电机转矩方程和运动方程... 详细信息

该文以少稀土齿轭磁势互补型双凸极永磁电机为研究对象,提出一种有效的谐振补偿控制策略,以实现转速脉动的抑制和电机驱动性能的提升。首先,对电机空载反电动势和定位力矩进行谐波频谱分析,并根据分析结果,针对电机转矩方程和运动方程的数学模型进行进一步推导。然后,在电机转速脉动呈近似正弦变化特点的基础上,提出一种将PI控制器与谐振控制器相结合的电流调节方法并确定控制系统的改进方案,尽可能地提升转速脉动抑制的效果。在Matlab中搭建基于谐振补偿控制策略的系统仿真模型,并针对补偿策略实施前后的转速脉动特性进行仿真分析。使用加工的原理样机,对仿真分析结果进行相应的实验验证。最后,仿真分析和实验结果均表明,所提出的谐振补偿控制策略可以有效的抑制电机的转速脉动,提升电机运行性能。

关键词：少稀土双凸极永磁电机转速脉动谐振控制器

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

少稀土混合永磁无刷电机的设计与优化研究

少稀土混合永磁无刷电机的设计与优化研究

作者：汪雪江苏大学

学位级别：硕士

随着汽车工业的迅速发展,汽车的石油消耗量越来越大,占世界石油产量的一半以上,人类未来将面临着严峻的石油短缺挑战。与此同时,汽车尾气的排放也会对环境造成恶劣的影响,因此发展节能环保、安全可靠的新能源电动汽车愈发受到人们的重视... 详细信息

随着汽车工业的迅速发展,汽车的石油消耗量越来越大,占世界石油产量的一半以上,人类未来将面临着严峻的石油短缺挑战。与此同时,汽车尾气的排放也会对环境造成恶劣的影响,因此发展节能环保、安全可靠的新能源电动汽车愈发受到人们的重视,世界各大汽车公司都开始在此方面投入大量的精力。作为电动汽车的核心部件,驱动电机的性能对于电动汽车整车性能有着至关重要的作用,因而电动汽车用驱动电机的设计研究得到了业内学者的广泛关注。采用以钕铁硼为代表的纯稀土永磁无刷电机由于具有转矩密度高、损耗少、效率高、结构简单,运行可靠等优点成为了电动汽车驱动电机的主要选择之一。然而稀土作为一种不可再生的战略资源,随着近些年的不断开采,价格不断上调,供应愈发不稳,这无疑限制了稀土永磁无刷电机进一步的研究与发展,因此如何减少永磁电机的稀土材料使用量的同时保证电机的性能成为了当下电机设计研究的热点问题。本文针对稀土资源危机这一背景,结合驱动电机性能要求,设计优化了一种少稀土混合永磁无刷电机（Hybrid Permanent Magnet Brushless Motor,简称H-PMBM）,该电机一方面减少了稀土用量,控制了永磁成本,另一方面能够满足转矩密度要求,具有较宽的调速范围以及较强的抗不可逆退磁能力。本文主要分为以下几个部分:首先,介绍了新能源电动汽车目前的发展现状和稀土材料的资源概况,并基于此研究背景分析了当下非稀土永磁电机以及少稀土永磁电机发展的必要性和迫切性。由于以铁氧体永磁材料为代表的非稀土永磁无刷电机（Ferrite Permanent Magnet Brushless Motor,简称F-PMBM）存在铁氧体边缘易退磁、转矩密度受限以及调速范围较窄的问题,本文将目光转向了少稀土混合磁材料电机,并对其开展了设计研究。其次,考虑到少稀土H-PMBM中采用稀土永磁和非稀土永磁两种特性差异较大的永磁材料同时作为励磁源,二者之间的工作点会存在互相影响,本文在电机设计过程中,就两种永磁材料的尺寸配比进行了重点研究。首先,采用等效磁路法对少稀土H-PMBM进行磁路分析,从理论的角度初步给出了两种永磁体的尺寸配比。再而,以稀土永磁和铁氧体永磁的工作点为切入,得到了两种永磁材料的尺寸范围。最终,结合电动汽车对驱动电机的转矩要求以及成本的限制,将电机的转矩输出能力、永磁体总成本以及转矩脉动作为优化目标,进一步优化以确定永磁体的尺寸。然后,为了更加客观地分析少稀土H-PMBM的电磁性能,本文引入一台满足驱动电机性能转矩输出要求的传统纯铁氧体永磁无刷电机（F-PMBM）作为参照,对两台电机的基本电磁性能、交直轴电感、调速范围和抗不可逆退磁能力进行比较。仿真结果显示:少稀土H-PMBM在满足转矩密度要求的同时,具有更好的弱磁调速性能力以及更强的抗不可逆去磁能力。最后,加工制造了少稀土H-PMBM和非稀土F-PMBM的实验样机,并搭建了少稀土H-PMBM的试验台架,对其空载特性、稳态性能进行初步实验分析以验证该电机设计优化的合理性及可行性。

关键词：少稀土永磁无刷电机混合永磁调速范围抗去磁能力

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

少稀土双定子磁通切换永磁电机的设计与分析

少稀土双定子磁通切换永磁电机的设计与分析

作者：芦婷江苏大学

学位级别：硕士

稀土永磁电机因其具有功率密度高、转矩能力强和调速范围宽等优势,在工业驱动应用领域中受到了广泛的关注和应用。然而,随着稀土永磁材料在全球范围内成为战略资源之后,出现了不稳定的材料供应和波动幅度较大的交易价格。于是,在这样的... 详细信息

稀土永磁电机因其具有功率密度高、转矩能力强和调速范围宽等优势,在工业驱动应用领域中受到了广泛的关注和应用。然而,随着稀土永磁材料在全球范围内成为战略资源之后,出现了不稳定的材料供应和波动幅度较大的交易价格。于是,在这样的背景下,一类少稀土或非稀土永磁电机逐渐引起了国内外电机领域内相关学者的研究兴趣。值得一提的是,尽管该类电机通过采用低磁能积的非稀土永磁材料作为永磁励磁源,并成功实现了稀土永磁材料用量的有效减少或者“零使用”的目的,但也随之对电机的功率密度和转矩能力造成了一定程度上的影响。因此,研究一种高功率密度、高转矩能力和高效率的少稀土或非稀土永磁电机成为了电机研究领域内的关注焦点和热门研究方向之一。在这样的背景下,本文提出和研究一种结构新颖的少稀土双定子磁通切换永磁（Less-Rare-Earth Double Stator Flux-Switching Permanent Magnet,简称LR-DSFSPM）电机。该电机通过结合“少稀土”、“双定子”以及“磁通切换”的三重设计理念,在实现有效减少稀土永磁体的用量和降低材料成本的基础上,不仅继承了磁通切换电机固有的聚磁效应强、转矩密度高、转子结构鲁棒性强等优点,而且具备双定子电机内部空间利用率高、功率密度高、运行模式多样的优势,从而在电动汽车、混合动力汽车等多个领域拥有潜在的应用前景。本文的主要研究内容如下:首先,本文简要说明了课题的研究背景及意义,介绍了学科领域内相关电机的研究发展现状,包括:少稀土电机、双定子电机及磁通切换电机等电机的研究发展情况。其次,本文介绍了所提出电机的结构特点和运行原理。并且,从电机转子极数、永磁体尺寸和绕组设计等方面展开了初始设计。此外,在参数设计过程中,以平均转矩和转矩峰峰值为设计目标,并通过采用单一参数优化法,针对性地确定了关键的结构参数和有效地缩小了相应的参数优化范围。在此基础之上,将响应面分析法引入到参数优化设计中,快速且便捷地获得了参数变化对目标引起的变化趋势,并经综合权衡后确定了关键参数的最优值,为后续电机的电磁性能分析和动态运行特性研究奠定了基础。随后,本文对LR-DSFSPM电机内外电机的气隙磁密、反电势和转矩等基本电磁性能进行了分析,验证了该电机设计的有效性和内外电机各自独立及同时运行的可行性,为该电机的多模式运行提供了前提条件。考虑到电动汽车的潜在驱动应用中,通常存在频繁的启停、高速和重载爬坡等多种驱动工况,从而本文针对该电机在不同运行模式下的多工况运行特性进行了详细地仿真研究。过程中,通过灵活分配内外电机的功率比例和协调内外电机的运行模式,使得该电机在面对复杂工况时,显现出丰富的工况驱动选择,具备提供所需转矩和转速的补偿运行能力,进而能够满足多种驱动需求。最后,综合考虑了LR-DSFSPM电机样机的加工可行性,确定了样机加工方案。然而,由于电机结构具有双层气隙和空间集成度高的特点,从而加工难度要大于传统永磁同步电机,进而导致较长的加工周期。需要说明的是,目前,原理样机正处于装配过程中,且相应的章节针对该电机的部分加工部件进行了展示。一旦完成样机的制造和装配,课题组将进行电机的性能测试工作,为电机的设计合理性提供进一步的验证。

关键词：少稀土磁通切换电机双定子定子永磁电磁性能分析

少稀土轮辐式组合永磁型同步电机的设计与分析

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

少稀土轮辐式组合永磁型同步电机的设计与分析

作者：王琳江苏大学

学位级别：硕士

永磁同步电机,尤其是采用钕铁硼永磁励磁的稀土永磁同步电机具有构造简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗少、效率高等显著优点。作为一种战略资源,近年来随着稀土资源的不断开采和相关保护政策的推行,国际市场上稀土价格不断上涨,这... 详细信息

永磁同步电机,尤其是采用钕铁硼永磁励磁的稀土永磁同步电机具有构造简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗少、效率高等显著优点。作为一种战略资源,近年来随着稀土资源的不断开采和相关保护政策的推行,国际市场上稀土价格不断上涨,这无疑对稀土永磁同步电机在工业、国防等领域的进一步广泛应用造成了巨大的影响。为了减少稀土永磁电机中稀土永磁材料的用量,在学术领域越来越多的学者开始致力于“少稀土电机”或能够替代稀土永磁电机的“非稀土电机”的研究。其中,非稀土材料如铁氧体永磁材料等价格低廉,供应稳定,受到了相关学者的广泛关注。但是,由于非稀土永磁材料的磁能积仅为钕铁硼永磁材料的四分之一左右且矫顽力较低,如何在降低稀土永磁材料用量的同时保证电机的高功率密度以及如何提高电机的抗去磁能力成为该类非稀土电机或少稀土电机研究的主要热点。本文首先了解了少稀土电机以及非稀土电机的发展现状与结构分类,针对目前非稀土铁氧体永磁同步电机(Ferrite Permanent Magnet Motor,简称FPMM)存在的功率密度低、调速范围窄、铁氧体易被去磁等问题,提出了一种少稀土组合永磁型同步电机(Hybrid Permanent Magnet Motor,简称HPMM)。该电机同时使用铁氧体永磁和钕铁硼永磁进行励磁,一方面保证了电机的功率密度,另一方面,由于钕铁硼的矫顽力大,抗去磁能力强,组合永磁的结构也使得电机有较强的抗去磁能力,弥补了铁氧体永磁电机的缺陷。其次,由于HPMM中同时采用了两种性能存在差异的永磁体材料进行励磁,两种永磁材料的工作点会互相影响,从而影响电机的整体性能。本文在该电机的设计中,重点介绍了两种不同类型永磁体尺寸的设计方法,首先通过对组合永磁型同步电机进行磁路分析,从理论上分析了两种永磁体的尺寸配比原则。然后,综合考虑两种永磁体相互作用下的工作点、电机的转矩输出能力、电机的调速范围以及永磁体成本等因素,给出了永磁体的合理设计。为了更好地分析组合永磁同步电机的性能,本文将该电机与传统内嵌式稀土永磁同步电机进行比较。对比分析结果表明,在降低永磁体成本的基础上,该电机仍能达到与内嵌式稀土永磁同步电机(Rare-earth Permanent Magnet Motor,简称RPMM)相近的转矩密度且有着更宽广的调速范围。此外,与传统轮辐式铁氧体电机相比,该电机也具有优越的恒功率调速范围、高速区更高的效率以及更强的抗去磁能力。最后,加工研制了HPMM和FPMM实验样机并搭建试验台架,进行了反电势测量和负载实验,实验结果验证了所提电机设计的合理性及可行性。

关键词：少稀土组合永磁励磁铁氧体宽调速电磁性能抗去磁能力

新能源汽车用少稀土/无稀土盘式电机方案研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

科技创新与应用 2023年第11期13卷 132-135页

作者：方德华浙江盘毂动力科技有限公司浙江兰溪321100

少稀土/无稀土盘式电机产业化应用,是实现高效、节能的电机行业发展趋势,其中提高永磁体性能、减少或避免永磁材料的使用已成为现今电机技术方案的热点之一。该方案分析少稀土/无稀土盘式电机的3条路径实施方案,使永磁驱动电机中稀土材... 详细信息

少稀土/无稀土盘式电机产业化应用,是实现高效、节能的电机行业发展趋势,其中提高永磁体性能、减少或避免永磁材料的使用已成为现今电机技术方案的热点之一。该方案分析少稀土/无稀土盘式电机的3条路径实施方案,使永磁驱动电机中稀土材料的用量(含轻、重稀土元素)较现有永磁径向电机减少50%,且峰值转矩密度较永磁径向电机提升100%、无稀土盘式电机转矩密度与现有径向电机产品相当,从而降低盘式电机对稀土的依赖,实现技术的迭代。

关键词：少稀土无稀土盘式电机高效节能新能源汽车

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

少稀土组合励磁永磁无刷电机设计与分析

电机与控制应用 2018年第9期45卷 73-78页

作者：吴伟强朱孝勇项子旋全力江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013

基于采用稀土永磁和非稀土永磁组合励磁的磁钢结构,提出了一种并联磁路型的少稀土组合励磁永磁无刷电机。介绍了该电机的拓扑结构及运行原理,并在此基础上结合电机功率尺寸方程和励磁源等效方法,给出了电机的初始设计方法并优化确定了... 详细信息

基于采用稀土永磁和非稀土永磁组合励磁的磁钢结构,提出了一种并联磁路型的少稀土组合励磁永磁无刷电机。介绍了该电机的拓扑结构及运行原理,并在此基础上结合电机功率尺寸方程和励磁源等效方法,给出了电机的初始设计方法并优化确定了相关的设计参数。利用有限元方法深入分析了电机在空载和额定负载条件下的电磁性能。加工了1台5 k W样机,搭建试验平台进行了相关的试验,结果表明了该电机拓扑结构和优化设计方法的有效性。

关键词：少稀土组合励磁永磁无刷电机有限元分析

开绕组少稀土组合励磁永磁无刷电机容错控制研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

开绕组少稀土组合励磁永磁无刷电机容错控制研究

作者：卜霄霄江苏大学

学位级别：硕士

随着能源危机和环境污染问题日益突出,电动汽车作为缓解能源危机和环境压力的重要途经受到越来越多的关注。永磁电机凭借其高转矩密度、高效率和良好的动态响应性能等优点在电动汽车领域得到广泛应用,但稀土永磁材料作为国家重要的战略... 详细信息

随着能源危机和环境污染问题日益突出,电动汽车作为缓解能源危机和环境压力的重要途经受到越来越多的关注。永磁电机凭借其高转矩密度、高效率和良好的动态响应性能等优点在电动汽车领域得到广泛应用,但稀土永磁材料作为国家重要的战略资源,关系国计民生,为减少稀土等材料的消耗,采用稀土材料与非稀土材料组合励磁的少稀土类永磁电机成为目前研究的热点之一。对于车用电机驱动系统而言,其端电压受车载电池容量和电压等级的限制,一定程度上制约了电机的转速调节范围和功率密度,而采用共直流母线开绕组双逆变器拓扑结构可以在电动汽车电池容量受限的情况下提高输出功率、拓宽电机转速运行范围,其在电机驱动系统中的应用受到广泛关注;同时电机及其驱动系统作为电动汽车的核心部件,其可靠性和容错性直接关系到驾驶人员的生命安全,因此研究共直流母线开绕组少稀土组合励磁永磁无刷(Hybrid Permanent Magnet Material Brushless,HPMM-BL)电机容错控制具有重要意义。本文首先介绍了少稀土组合励磁永磁无刷电机的定转子结构,并结合HPMM-BL电机反电势的特点搭建了共直流母线开绕组电机的数学模型。同时针对共直流母线开绕组系统中固有的零序电流的问题,提出了基于嵌入式重复控制(Repetitive Control,RC)的零序电流控制器,通过零序电流闭环控制,抑制了系统中周期性变化的零序电流,并给出了RC控制器的参数整定过程。虽然零序电流抑制策略可以有效地减少共直流母线开绕组系统中的零序电流,但是却会相应地减小开绕组系统的调制范围,因此,本文提出了一种移相解耦调制策略,在解耦调制的基础上,将两个逆变器电压矢量间的夹角作为一个控制量,即可以采用统一调制方式来同时获得宽调速范围和低零序电压,简化了调制方式。其次,针对目前共直流母线开绕组容错方式未充分利用双逆变器结构的冗余性,且容错后电机调速范围较小的问题,提出了基于桥臂复用原理的容错控制方法,针对单桥臂故障,给出了四种相应的容错拓扑结构及其调制方式,通过比较不同容错拓扑结构和不同解耦角度下容错运行时的电压范围,得到了调制范围最优的容错控制方式,并将其推广到两桥臂故障时的容错控制,得到统一的容错拓扑结构及其容错调制策略。同时提出了基于死区时间补偿和基于RC控制器的零序电压抑制策略,有效地解决了容错模式下零序电压对开绕组系统运行性能的影响。最后,本文基于dSPACE DS1007搭建了共直流母线开绕组少稀土组合励磁永磁无刷电机的实验平台,并对所提算法进行了仿真和实验验证,实验结果证明了算法的有效性和正确性。

关键词：少稀土开绕组零序电流移相解耦容错控制

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

混合永磁型少稀土永磁无刷电机的设计与研究

混合永磁型少稀土永磁无刷电机的设计与研究

作者：吴伟强江苏大学

学位级别：硕士

近年来,随着能源环保的不断深入,以“智能化、电动化、电商化、共享化”为设计理念的新能源电动汽车获得了国内外众多汽车企业和研究学者的密切关注,推动了电动汽车的迅猛发展。考虑到各种复杂的工况条件,电动汽车对其驱动电机提出了较... 详细信息

近年来,随着能源环保的不断深入,以“智能化、电动化、电商化、共享化”为设计理念的新能源电动汽车获得了国内外众多汽车企业和研究学者的密切关注,推动了电动汽车的迅猛发展。考虑到各种复杂的工况条件,电动汽车对其驱动电机提出了较高的性能需求。稀土永磁电机由于具有高功率密度、高效率与高可靠性等优点,在电动汽车驱动电机领域获得了广泛应用。然而,由于不断扩大的市场需求与不合理的开采利用等引发了稀土资源危机,非稀土或少稀土类永磁电机逐渐成为了电动汽车驱动领域的研究热点方向之一。本文为了降低对稀土永磁的依赖性,引入多励磁源共同励磁的概念,提出了一种混合永磁型少稀土永磁无刷电机(less-rare-earth permanent magnet brushless motor with hybrid permanent magnet material,简称LRE-PMBL电机),并对该电机的电磁优化设计与实验等进行了研究。首先,论述了电动汽车的研究背景以及非稀土或少稀土类电机的研究意义,针对电动汽车驱动电机的性能需求,提出了一种LRE-PMBL电机,该电机采用稀土钕铁硼和非稀土铁氧体永磁共同励磁的形式。其次,通过对两种永磁材料共同励磁的可行磁钢结构进行对比分析,确定了LRE-PMBL电机的初始拓扑结构。基于稀土永磁电机提出了一种励磁源等效方法,推导了两种永磁材料的用量关系,完成了LRE-PMBL电机的初始设计。然后,为了获得LRE-PMBL电机的最优性能,提出了一种多目标分层优化策略。通过敏感度分析法获得了关键设计参数对输出转矩、永磁材料成本、转矩脉动、定位力矩和效率这五个优化目标的影响程度,将这五个优化目标分为两个优先级,并结合高效的优化算法进行有序优化,实现了多个优化目标之间的综合权衡最优,为该类永磁电机提供了一种高效的优化设计方法。接着,利用有限元法对LRE-PMBL电机的相关性能进行了一系列仿真研究分析,并与稀土永磁电机进行对比与验证。不仅对两台电机的空载磁场分布、空载反电势、电感特性、转矩性能等基本电磁性能展开了详细的对比与分析,还对永磁材料的工作点与相应的退磁特性进行了校验。通过对比分析,验证了LRE-PMBL电机的设计与优化方法的正确性与可行性。最后,加工了上述两台原理样机,搭建了实验测试平台,对两台电机的空载反电势、稳态运行特性与变速变载动态响应特性进行了实验分析与对比,结果进一步验证了LRE-PMBL电机的设计与优化方法的正确性与可行性。

关键词：少稀土永磁电机混合永磁多目标优化