多自由度电机有望广泛应用于机器人和机器手等多运动自由度系统中。当前虽然有多种样机原型,但大多数都在实验室研究测试阶段,且电机机械机构、控制系统复杂,生产制造难度高,体积较大的同时材料利用率低。为了推进电机产品化进程和实际应用,提出一种新型定子永磁球形两自由度混合式步进电机。详细介绍电机结构及运行原理;建立电机齿层归一化分析模型,对电机空载和负载性能进行归一化分析,所得结论对于该类电机分析具有通用性;最后,设计一台整体外径为50 mm的新型定子永磁球形两自由度混合式步进电机样机,通过有限元仿真、与同规格转子永磁型两自由度混合式步进电机性能比较,验证了该新型电机性能的优越性,以及齿层归一化分析方法的可行性。

在工程机械用开关磁阻电机设计中,电感作为衡量电机性能的基本参数,起到了尤为重要的作用。开关磁阻电机电感呈非线性,直接解析较为困难,故在线性假设条件下,采用磁路分析方法首先对磁导分量进行解析,推导出最小电感位置与最大电感位置处的磁导分量计算式,由此得到最小电感和最大电感计算公式;然后,推导出12/8极平行齿结构开关磁阻电机关于电感的6个转子特殊位置角的计算公式,得到电感解析曲线;最后,将电机计算结果与仿真结果进行比较。结果表明:电感计算结果与仿真结果误差在4%以内,磁链相对误差在10%以内,验证了该解析的准确性,为后续电机优化提供了理论基础。

航空高速湿转子发电机油摩损耗比重较大,油摩损耗相关因素分析对整机效率优化极为重要。以一台额定转速为30000 r/min的航空高速湿转子发电机为例,利用计算流体动力学的方法对定转子气隙内三维流场进行研究,通过数值计算与解析计算横向对比,验证了数值计算的正确性;同时,以数值计算为基础,分析转子速度、航空煤油工作温度、定转子气隙长度、定子槽口尺寸、转子外圆粗糙高度和定转子偏心度等运行、结构和工艺因素对转子油摩损耗的影响。得到结论如下:修正了转子油摩损耗与转速的幂指函数关系,修正后指数为2.8335;流体介质工作温度的增大有利于降低转子油摩损耗;定转子气隙长度对转子油摩损耗影响较小,其数值的选取应当优先满足磁路计算的需要;槽口绝缘封闭处理、减少槽口宽度会降低转子油摩损耗;转子外圆粗糙度、定转子偏心度的存在...

结合定子永磁混合式步进电机和超强型混合式步进电机结构及性能优点,提出一种仅在定转子齿层放置永磁磁条的超强型齿层永磁混合式步进电机,具有定转子结构简单、转矩和功率密度高、电磁场二维分布、设计分析计算方便等特点。针对电机结构特征、运行原理及转矩提升机制进行理论分析。基于归一化分析方法和二维有限元计算,探究齿高、齿宽、齿距、气隙等齿层参数变化对空载反电势、定位转矩、输出转矩、转矩脉动、保持转矩等电机性能的影响规律,提出该类电机齿层参数优化设计准则。将同规格定子轭部永磁混合式步进电机、定子齿层永磁混合式步进电机与所提出的超强型齿层永磁混合式步进电机进行性能比较研究,验证了理论分析的正确性及新型电机结构性能的优越性。