通過改進冷卻減少軸向磁通電機質量。
本文的目的是比較 PM 同步電機的軸向磁通電機結構與傳統徑向磁通 (RF) 結構。 比較過程基於簡單的散熱考慮。 選擇了兩種電機類型並在傳遞的電磁轉矩方面進行了比較。 針對不同的電機尺寸進行了比較，並證明了極數的影響。 本文報告了完整的比較過程和相關結果分析。 獲得的結果表明，當軸向長度很短且極數很高時，軸向磁通電機可以成為傳統徑向磁通解決方案的有吸引力的替代方案。
提供了用於軸向磁通電動機的方法和設備。 該設備包括，其上具有用於產生磁場的線圈的定子，由磁場旋轉的轉子，以及耦合到轉子的輸出軸。 轉子包括磁性和非磁性部件。 非磁性成分的密度低於磁性成分。 轉子部件中的一個或兩個在其中具有用於通風和減輕重量的孔。 永磁體理想地安裝在面對定子的轉子的磁性部件上，並且永磁體後面的轉子部分被挖空以比永磁體之間的轉子部分更薄。 這減少了轉子重量，而不會顯著影響轉子中的磁軸向通量電機密度或電機扭矩。
一種軸向通量電動機，包括轉子以及第一和第二定子。 第一和第二定子具有分別位於第一和第二定子與轉子之間的第一和第二氣隙，並且第二氣隙大於第一氣隙。 在一個實施例中，第一定子的線圈和第二定子的線圈是並聯的。 馬達還包括開關，其基於馬達的所需扭矩和所需速度交替地激勵第一定子和第二定子的線圈。 在第二實施例中，第一定子的線圈和第二定子的線圈串聯，並且電動機還包括選擇性地繞過第二定子的線圈的開關，以減小電動機的反電動勢並增加最大的反電動勢。給定輸入電壓下電機的轉速。
我們提出了用於盤式軸向磁通電機輪式電機的最佳電流波形的專門設計。 四相專用輪轂電機設計並直接安裝在電動汽車的車輪內部，無需機械差速器和減速齒輪。 我們進行了面向轉矩的優化，以獲得獨立繞組結構的各種約束條件下的最佳電流波形。 我們發現具有最大轉矩和有限歐姆損耗的最佳最佳波形與定子和轉子之間的氣隙中的磁通量變化成正比，並且具有與反電動勢（EMF）相同的形狀。 這一發現得到了理論和數值分析的證實。 正如預期的那樣，通過實驗提取的反電動勢的電流控制波形在最大扭矩和電機效率方面表現出最佳性能。
由於軸向磁通感應電機 (AFIM) 與徑向磁通（傳統）電機相比具有許多優勢，因此它們越來越多地用於工業應用。 因此，他們的性能預測是一個重要的問題。 另一方面，參數估計是性能預測不可分割的一部分。 本文提出了一種基於定子繞組放電電流的新方法。 在所提出的方法中，將理論和實際放電電流進行比較，以計算係數、時間常數和參數。 然後，在 AFIM 的 dq 模型中使用計算的參數。 最後，3-D 有限元分析和實驗測試用於驗證所提出的方法。
線啟動軸向磁通永磁電機的兩個設計和分析案例：實心轉子和復合轉子。 對於一種新穎的電機結構，在其轉子的內半徑和外半徑上增加了兩個同心的等距間隔的凸起環，以實現自動啟動能力。 複合轉子塗有一層薄薄的（0.05 毫米）銅層。 提取了固體轉子環的基本方程。 由於電機缺乏對稱性，因此需要通過 Vector Field Opera 3 進行 14.0D 時間步進有限元分析，該分析評估了設計參數並預測了電機的瞬態性能。 FEA 的結果表明，複合轉子比實心轉子顯著提高了啟動轉矩和同步能力。
定子中具有同軸磁通的三相盤式永磁無刷直流電機的磁場分佈。 使用 3-D 有限元法 (FEM) 進行計算。 電磁轉矩由麥克斯韋應力張量確定。 為了比較，分析了永磁體、極靴和氣隙的各種尺寸。 結果表明，通過適當的永磁體寬度和氣隙長度可以有效降低紋波齒槽轉矩。 仿真結果與從原型電機獲得的實驗數據非常吻合。
軸向磁通磁滯電機（AFHM）是利用磁性材料磁滯特性的自啟動同步電機。 眾所周知，磁滯電機的磁特性很容易受到氣隙和結構尺寸變化的影響。 氣隙長度在磁滯環中的磁通分佈中起著重要作用，並影響AFHM的輸出轉矩、端電流、效率甚至其他結構參數的最優值。 關於這個問題，在這項研究中，氣隙變化對軸向磁通磁滯電機性能特性的影響以及氣隙長度對磁滯環厚度和定子繞組匝數的影響進行了研究。 仔細研究了氣隙長度對電路模型的影響。 最後，使用 3D 有限元模型對 AFHM 進行仿真，以提取電機的輸出值和對氣隙變化的靈敏度分析。 採用斜橢圓形狀的磁滯迴線。 這項研究可以幫助設計人員設計這種電機的方法。
具有低成本軟磁複合材料 (SMC) 鐵芯和鐵氧體永磁體 (PM) 的低成本雙轉子軸向磁通電機 (DRAFM)。 介紹了 DRAFM 的拓撲結構和工作原理以及最佳使用磁性材料的設計注意事項。 905W 4800rpm DRAFM 設計用於替代冰箱壓縮機中高成本的釹鐵硼永磁同步電機 (PMSM)。 採用有限元方法，計算了在磁場定向控制方案下運行的DRAFM的電磁參數和性能。 通過分析表明，SMC 和鐵氧體 PM 材料可以很好地用於低成本電動機應用。
在這項工作中提出了作為小型電動城市汽車驅動器的候選者的軸向通量內部 PM (AFIPM) 同步電機。 通過分析 (id-iq) 平面中的定子電流軌跡來檢查電機參數對電機轉矩性能的影響。 通過此分析設計 AFIPM 電機參數，以使電機功率能力與轉矩要求相匹配，同時考慮逆變器電流和直流電壓限制。此外，在 (id-iq) 中繪製了電壓限制的最佳每安培轉矩軌跡飛機。 結果表明，正確選擇電機參數是在獲得理想運行特性的參數和在低速時獲得高運行轉矩的參數之間進行權衡。 最後，給出了用於電動汽車的 180V（直流母線電壓）、10kW AFIPM 同步電機驅動的一些設計考慮和仿真結果。
電動汽車 (EV) 的牽引力。 動力單元是由梯形控制策略控制的永磁同步電機 (PMSM)。 基於有限元識別和驅動的電動汽車、電機模型在 Matlab/Simulink 7.1 下實現。 控制由四個閉環確保，一個用於速度，三個用於電流調節。 仿真結果表明梯形控制對電力牽引系統的有效性。
描述了一種包含層壓板和軟磁複合材料的軸向磁通感應電動機。 通過結合這兩種材料，軸向磁通感應電機獲得了有限的體積空間，包括有限的高度，以及平滑的轉矩輸出，包括有限的脈動。 軸向磁通感應電動機還包含傾斜的轉子條。 這些斜條可以平滑感應電機的扭矩脈動，從而提高電機的高效運行。
開發適用於高性能、功率受限車輛的“重量-功率權衡”。 然後將該理論應用於電動汽車外殼，以證明追求“車輪內”電機設計的合理性。 軸向磁通幾何形狀的獨特優勢將參考車輛應用中電動機的特殊要求進行討論。 介紹了安裝在 26 英寸車輪上以驅動 260 公斤全重車輛的電機的基本設計過程、構造和測試結果。 在 1 kW 的輸出功率下，可達到的車速為 72 km/h，對應的電機/輪速為 57816.5 r/min，扭矩為 94 Nm，估計電機效率為 XNUMX%。
我們已將多目標優化設計應用於無刷直流車輪電機。 由此產生的軸向磁通永磁電機具有高扭矩重量比和電機效率，適用於直接驅動輪應用。 由於盤式輪轂電機內置於輪轂中，無需傳動齒輪或機械差速器，從而提高了整體效率並減輕了重量。 專用電機在磁路中建模，旨在滿足優化方案的規格，並受到空間、電流密度、磁通飽和和驅動電壓等限制。 在本文中，說明了三相和四相的兩種不同電機配置。 然後進行有限元分析以獲得電機的電磁、熱和模態特性，以對初步設計進行修改和驗證。 針對電流驅動波形的控制策略檢查了原型的反電動勢。
緊湊和輕便等原始特性使無槽軸向磁通永磁電機 (AFPM) 有資格應用於專門用於船舶螺旋槳直接驅動的大功率電機驅動。 本文討論了為船舶推進應用而設計的 AFPM 的特性，並評估了效率、重量和扭矩密度等機器性能，以便與傳統同步電機進行比較。 提出了一種新構思的電機定子繞組模塊化佈置，並最終展示了取自小型電機原型的實驗結果。
在電動汽車 (EV) 電機驅動中，使用直接連接到輪軸的低速電機可以減輕車輛重量並提高驅動效率。 無槽軸向磁通永磁電機特別適合此類應用，因為它們可以設計用於高扭矩重量比和效率。 本文介紹了用於電動滑板車推進驅動的 16 極軸向磁通 PM 電機原型。 電機原型的峰值扭矩為 45 Nm，活性材料重量為 6.8 kg，並直接連接到踏板車後輪。 本文討論了電機原型的設計和構造，並報告了實驗室測試的實驗結果。 最後，給出了有關踏板車電機驅動裝置的詳細信息。
開發全電動飛機將使車輛更高效、更安靜、更環保，並有助於全球減少溫室氣體排放。 然而，傳統的電動機沒有達到足夠高的功率密度，無法在機載應用中考慮。 塊狀高溫超導 (HTS) 材料，例如 YBCO 顆粒，具有捕獲磁通量的能力，因此具有永磁體的作用。 實驗數據表明，一個單域 YBCO 顆粒可以在 17 K 時捕獲高達 29 T 的能量，這使得設計可用於飛機推進的非常高功率密度的電機成為可能。 我們設計了一種基於軸向磁通配置的超導電機，該電機由六個 YBCO 板組成，由纏繞在電機外部的超導線圈磁化。 六極單極電機使用傳統的氣隙電阻電樞。 軸向磁通配置允許多個轉子和定子堆疊在一起，因此可以使用一個或多個常規永磁體。
由 SIMINOR Ascenseurs 和羅馬大學聯合開發的兩個無槽軸向磁通永磁電機驅動器雙原型的構建，用於在沒有機房的直驅電梯系統中應用。 每個帶輪直驅電機原型的額定功率為 5 kW，95 轉/分鐘，軸高為 380 毫米，整體軸向厚度約為 80 毫米。 整篇論文都討論了基於不尋常規格和原始製造解決方案的機器設計，用於建議的直接驅動電梯佈置，包括原型電機的主要尺寸和特性。 最後，報告了從機器原型中獲取的實驗結果。
一種動力單元組件，其具有一對具有共同旋轉軸線的鏡像軸向通量電動機，每個軸向通量電動機包括佈置在轉子軸上的轉子和佈置成與所述轉子操作關係的至少一個定子。 公共端板設置在一對軸向通量電動機中的每一個之間以提供公共安裝結構，而輸出輪轂可操作地聯接到一對鏡像軸向通量電動機的每個轉子軸上。 該對鏡像軸向通量電動機中的每一個被操作地配置為向每個相關聯的輸出輪轂提供獨立的速度和扭矩。
緊湊和輕便等原始特性使無槽軸向磁通永磁電機 (AFPM) 有資格應用於專門用於船舶螺旋槳直接驅動的大功率電機驅動。 本文討論了為船舶推進應用設計的 AFPM 的特性。 提出了一種新的電機定子繞組模塊化佈置，並最終給出了小型電機原型的實驗結果。
具有最小齒槽轉矩的軸向磁通永磁 (AFPM) 無刷直流 (BLDC) 電機的分析與實驗。 最近，AFPM 電機的許多優化設計已經通過有限元 (FE) 分析完成，但這種分析通常很耗時。 在這項研究中，存在於永磁體和鐵芯之間的磁通線方程是在數學上假設的，並且最小齒槽轉矩是在沒有有限元分析的情況下從理論上和幾何上計算的。 本文假設方程的形式為二階多項式。 理論上計算了使齒槽轉矩最小的斜角，並通過有限元分析和實驗證實了最小齒槽轉矩的值。 在理論分析中，所提出的 AFPM 電機的最大齒槽轉矩在傾斜角為 4 時具有最小值，該值與有限元分析和實驗的值大致相同。 與非偏斜電機相比，偏斜電機的齒槽轉矩可以降低。
本文提出了一種無刷直流盤式軸向磁通輪電機的多目標優化設計及其最佳電流波形。 這種專用電機在磁路中建模，旨在滿足優化方案的規範，並受到空間、電流密度、磁通飽和和驅動電壓等限制。 然後執行面向轉矩的優化以獲得受獨立繞組結構的各種約束的最佳電流波形。 發現具有最大扭矩和有限歐姆損耗的最佳最佳波形與定子和轉子之間氣隙中的磁通量變化成正比，這被驗證為相同的形狀。
有多種技術可用於降低傳統徑向磁通永磁電機的齒槽轉矩。 儘管其中一些技術可以應用於軸向磁通電機，但由於軸向磁通電機定子的獨特結構，製造成本特別高。 因此，需要新的低成本技術與軸向磁通永磁電機一起使用。 本文介紹了一種新的齒槽轉矩最小化技術，用於軸向磁通多轉子表面磁體永磁電機。 首先，本文探討了新技術的基本原理。 然後設計並優化了一台 3 kW、8 極軸向通量表面磁體盤式雙轉子單定子電機，以應用所提出的新方法。 研究了使用 3D 有限元分析 (FEA) 對導致最小齒槽轉矩的相鄰磁極弧的優化以及對最大可用轉矩的影響的評估。 將最小齒槽轉矩與幾個現有的實際機器數據進行了比較，得出了一些重要的結論。
在設計軸向磁通永磁 (AFPM) 電機時，最小化齒槽轉矩是設計過程中必須考慮的主要問題之一。 本文介紹了幾種具有成本效益的磁體傾斜技術，以最大限度地減少雙轉子 AFPM 電機中的齒槽轉矩分量。 詳細研究了轉子側齒槽轉矩最小化方法，主要關注磁體傾斜方法，並提出了幾種具有成本效益的替代傾斜技術。 提供了磁偏斜方法的詳細比較。 基於分析構建了具有不同轉子結構的AFPM電機原型。 然後用實驗結果驗證分析，並探討齒槽轉矩分量對 AFPM 電機轉矩質量的影響。 結果證實，與具有未傾斜磁鐵的參考 AFPM 電機相比，所提出的磁鐵傾斜方法可以顯著減少齒槽效應，並有助於提高磁盤電機的扭矩質量。
應用於非常規永磁 (PM) 同步電機的不同測量和識別方法，即新型軸向磁通內部 PM (AFIPM) 同步電機。 AFIPM 電機的非常規幾何形狀需要對參數識別主題進行專門討論。 本文介紹了 AFIPM 樣機的靜止頻率響應測試和靜止時間響應測試。 在這些測試的基礎上，選擇了 d 軸和 q 軸電路參數。 為了確認靜止測試的有效性，還進行了負載測試。 此外，負載測試提供了一些初步的 AFIPM 機器性能結果和有關飽和現象的附加信息。 對通過測量獲得的d軸和q軸等效電路參數進行分析和比較。 最後，選擇最合適的 AFIPM 機器型號。
提出了一種用於輪式電動機應用的新型軸向磁通內部永磁同步電動機（AFIPM）。 由於新的各向異性轉子結構，AFIPM 電機可以通過弱磁操作提供恆定功率。 轉子結構僅使用粉末狀軟磁材料是可行的。 除了經典的電動機設計規則外，所提出的設計程序還使用有限元法 (FEM)。 提供了正在研究的原型的完整設計數據，並描述了原型的製造階段。 將機器參數的計算值與基於實驗測量確定的值進行比較。 最後確定並展示了原型電機特性。
隨著飛機技術朝著更加電氣化的架構發展，飛機中電動機的使用正在增加。 軸向通量 BLDC 電機（無刷直流電機）因其能夠滿足輕量化、高功率密度、高效率和高可靠性的需求而在航空應用中越來越受歡迎。 一般來說，軸向磁通 BLDC 電機，尤其是無鐵芯軸向磁通 BLDC 電機的電感非常低，因此，它們需要特別注意限制電機繞組中紋波電流的大小。 在大多數新的電動飛機應用中，BLDC 電機需要由 300 或 600 Vdc 總線驅動。 在這種情況下，特別是對於從 600 Vdc 總線運行的情況，基於絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 的逆變器用於 BLDC 電機驅動。 基於 IGBT 的逆變器在提高開關頻率方面存在限制，因此它們不太適合驅動低繞組電感的 BLDC 電機。 在這項研究中，提出了一種三電平中性點箝位 (NPC) 逆變器來驅動軸向磁通 BLDC 電機。
減小尺寸已成為電機設計中最重要的方面之一。 本文介紹了一種帶有菱形印刷電路板 (PCB) 繞組的微型軸向磁通主軸電機。 其機械結構的設計旨在消除任何不必要的空間。 在原型製作之前，電機幾何形狀是使用近似分析模型計算的，這有助於加快設計過程。 柔性 PCB 繞組代表一種超薄電磁激勵源，其中線圈以菱形形狀纏繞，以減少端部繞組長度並最大限度地減少銅損。 設計過程還結合了有限元分析，以進行進一步的性能評估和改進。 所提出的電機已進行原型設計，並且在仿真和測量之間發現了極好的一致性。
盤式軸向磁通輪電機的最佳電流波形。 四相專用輪轂電機設計並直接安裝在電動汽車的車輪內部，無需機械差速器和減速齒輪。 我們進行了面向轉矩的優化，以獲得獨立繞組結構的各種約束條件下的最佳電流波形。 我們發現具有最大轉矩和有限歐姆損耗的最佳最佳波形與定子和轉子之間的氣隙中的磁通量變化成正比，並且具有與反電動勢（EMF）相同的形狀。 這一發現得到了理論和數值分析的證實。 正如預期的那樣，通過實驗提取的反電動勢的電流控制波形在最大扭矩和電機效率方面表現出最佳性能。
