Collaborative Research: Direct-drive Modular Transverse Flux Electric Machine without Using Rare-Earth Permanent Magnet Material

合作研究:不使用稀土永磁材料的直驱模块化横向磁通电机

基本信息

  • 批准号:
    1307693
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-09-01 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Earth Permanent Magnet MaterialAbstractThe objective of this research is to develop compact, high torque density, energy-efficient, rare-earth-material-free electric machines for alternative energy and transportation applications. The approach is to use the concept of transverse flux paths with the unconventional "ring" winding that allows the increase of pole numbers without the reduction of ampere-turn per pole. The goals of this research will be achieved through electromagnetic, structural and thermal design, analysis and optimization followed by fabrication and testing of a 50kW prototype electric drive. Intellectual Merit: The proposed transverse flux machine has a modular structure that uses the flux focusing technique to increase air-gap flux density without having to use high flux density materials. The modularity of poles allows for easy assembly and scalability of the machine. The double windings per module or phase open the door for developing innovative control methodologies. The structure has high stator core utilization, and high fault tolerance capability, which are highly desirable features in traction machines and wind generators. Broader Impacts: The research will establish designs and design methodologies for high torque and power density electric machines without using expensive rare-earth magnet materials. The practical and lower cost machines to be designed will promote alternative transportation and increase the penetration rate of renewable energy harvesting technologies. The research will establish the US foothold in the area of compact, high-torque motors facilitating gearless electromechanical systems. The comprehensive educational plan built with lecture and laboratory modules on alternative energy and transportation will help train many graduate and undergraduate students.
地球永磁材料摘要这项研究的目标是开发紧凑、高扭矩密度、节能、无稀土材料的电机,用于替代能源和运输应用。该方法是将横向磁通路径的概念与非常规的“环形”绕组结合使用,允许增加极数而不减少每极的安匝数。这项研究的目标将通过电磁、结构和热设计、分析和优化以及 50kW 原型电力驱动器的制造和测试来实现。智力优点:所提出的横向磁通机器具有模块化结构,该结构使用磁通聚焦技术来增加气隙磁通密度,而无需使用高磁通密度材料。杆的模块化使得机器易于组装和可扩展。每个模块或相的双绕组为开发创新控制方法打开了大门。 该结构具有定子铁芯利用率高、容错能力强等特点,是曳引机和风力发电机中非常理想的特性。更广泛的影响:该研究将建立高扭矩和功率密度电机的设计和设计方法,而无需使用昂贵的稀土磁体材料。将设计的实用且成本较低的机器将促进替代运输并提高可再生能源收集技术的渗透率。该研究将奠定美国在促进无齿轮机电系统的紧凑型高扭矩电机领域的立足点。由替代能源和交通讲座和实验室模块组成的综合教育计划将有助于培养许多研究生和本科生。

项目成果

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