永磁电机励磁系统最佳设计的近似分析

一、引言永磁电机设计中心问题之一是合理地设计电机的磁路系统,使磁钢的工作点呈现最佳状态,材料得到充分利用。和其它含有永久磁铁的磁路相比较,永磁电机磁系统的特点是:(1)存在着由电枢电流产生的较强的去磁磁势,有时电枢磁势还是去磁和磁化反复出现;(2)工作气隙很小,对这气隙中磁感应的空间分布波形有特     

SY系列电机磁钢选型及环形磁钢的一般性能测试

磁钢是永磁电机中的关键材料,其性能的好坏直接影响电机性能。为此,SY 系列电机联合设计组首先对永磁材料、磁钢的几何形状进行了选择,而后又对环形磁钢的第Ⅱ象限去磁曲线(以下简称去磁曲线)、回复线、气隙磁密分布等进行了探讨性的试验。(一)永磁材料和磁钢结构选型     

微电机结构工艺系列讲座第三讲永磁体的结构和工艺

永磁式微电机中广泛采用的永磁材料有铝镍钴系列、硬磁铁氧体系列、稀土钴系列和稀土钕铁硼系列等多种。永磁材料又叫硬磁材料,其主要特征是剩磁感应和矫顽力高。按生产工艺的不同,又有各向同性和各向异性的区别。对各向异性材料,其磁性最好的方向也是容易磁化的方向,这个方向上的磁性比同一种类的各向同性材料有明显提高。１　材料种类及性能特点１．１　铝镍钴系列铝镍钴系列包括铸造和粉末冶金加工２种。图１为铸造铝镍钴永磁材料的去磁曲线。图１　铸造铝镍钴永磁材料去磁曲线铝镍钴永磁材料的剩磁较大,最大磁能积在永磁材料中处于…     

无刷直流电动机的设计(XVI)

由永磁体本身的特性可知，永磁体的去磁曲线仅表明当外部的去磁磁场强度单方向从零变化到Hc值时，永磁体内部磁场强度Hm和磁通密度Bm之间的关系。一旦在去磁曲线上某一点去掉外部的强迫去磁磁场强度后，永磁体内部的磁状态就不会沿着去磁曲线向上移动，而只能沿回复直线向上移动。     

混合永磁记忆电机特性分析和实验研究

提出一种混合永磁可变磁通记忆电机,研究了永磁体不同磁化状态下的静态特性。基于有限元法,对施加不同去磁电流时的电机磁场分布进行了分析,并观察永磁体内的磁密变化,计算了不同永磁磁化状态下的气隙磁密、永磁磁链、反电动势及每极气隙磁通等电机主要参数。制作一台样机,并进行实验研究,实验结果与有限元计算结果吻合较好。研究表明,永磁体的充磁比去磁要困难,当磁化电流为2倍的定子额定电流时,能将磁体去磁90％,而仅能充磁到饱和时的30％：与基本结构记忆电机相比,该混合永磁记忆电机具有更高的气隙磁密。该类电机在宽调速驱动系统中具有应用前景。     

可变磁通永磁记忆电机调磁特性

建立了可变磁通永磁记忆电机永磁体连续去磁和重新充磁的磁化模型,给出了去磁时的回复线方程和充磁时的局部磁滞回线方程,采用有限元法对电机施加不同定子直轴电流时的磁通分布和永磁体内的磁通密度变化进行了分析,据此计算了电机永磁体在不同磁化状态时的气隙磁通密度、相磁链、相反电动势、每极气隙磁通等参数。文中给出了记忆电机连续去磁与充磁的有限元分析流程。设计制作了一台样机进行了实验验证,实验结果与有限元计算结果吻合较好。有限元计算与实验结果同时表明,记忆电机能实现连续近似线性去磁,但增磁特性呈非线性;永磁体的充磁比去磁困难,饱和充磁电流大约是完全去磁电流的4倍。     

用作图法求永磁体的动态工作点

《微特电机》80年第一期发表了“磁通源等值磁图法分析稀土永磁动态工作点”一文。作者在文中指出可用B-H退磁曲线求稀土永磁动态工作点,如用M-H退磁曲线求动态工作点,则应把去磁磁场H_d乘以一个小于1的系数。我们认为应该用M-H退磁曲线求永磁体(包括稀土永磁)的动态工作点,如用B-H退磁曲线,则应把去磁磁场H_d乘以一个大于1的系数。事实上,从物理意义上来看,永磁体所受的去磁磁场应等于外去磁磁场加上自退磁磁场。自退磁磁场的含义是,由于永磁体不是无限长,其两端要出现磁极,此磁极在其内部     

匝间短路故障对永磁同步电机失磁的影响

永磁同步电机在不同负载和转速下,相带第一匝短路故障对永磁体失磁影响的研究。首先介绍了电机的设计参数及绕组结构,其次采用有限元法建立了永磁同步电机相带第一匝短路故障模型,再次提取了不同负载和转速下,故障电机去磁磁场、磁密云图分布和永磁体上A点磁密变化波形。结果表明电机负载和转速越大,相带第一匝短路故障对转子永磁体失磁的影响就越大,定子磁饱和也越严重。     

无轭分块电枢轴向磁场永磁电机的尺寸方程与磁网络模型

针对无轭分块电枢(YASA)轴向磁场永磁电机高功率密度、高效率、高过载能力的特点,提出其尺寸方程的推导公式,并结合其特殊的磁路结构建立等效磁网络模型,以此对电机进行设计和分析。电机的定子模块可采用软磁复合材料(SMC)制成,该材料易于模压成型且在高频工况下涡流损耗小,能够进一步降低铁耗,提升运行效率,使其适用于电牵引驱动特别是电动汽车的轮毂和轮边驱动。首先,推导该电机的主要尺寸方程,通过该方程可以确定影响电机输出功率的因素;然后,结合电机主磁通流经的路径建立简化的磁网络模型,基于该模型可以直接得到电机的绕组磁链,并可计算出电机的空载永磁相电动势(EMF)波形及负载电磁转矩大小;最后,通过三维有限元仿真(FEM)及样机试验的结果验证了所建立磁网络模型的正确性。     

铁氧体永磁电机低温去磁的分析和补偿

采用恒磁铁氧体作为永磁电机的励磁有很多优点,如价格便宜,矫顽力高等,但也存在两个主要缺点:1.剩磁密度低.2。温度系数大。本文主要针对铁氧体低温不可逆去磁,结合电机磁路设计进行分析,同时进行参数计算,提出避免低温不可逆去磁的方法,以作为各种铁氧体永磁电机磁路设计上的依据。     

新型多齿开关磁链永磁记忆电机分段线性磁滞模型研究

为了研究多齿开关磁链永磁记忆电机在线调磁特性,提出一种可快速计算该电机磁链及空载反电动势的分段线性磁滞模型。根据该多齿开关磁链永磁记忆电机的磁路模型及工作原理,通过在多齿开关磁链永磁电机定子中放置具有高剩磁、低矫顽力(low coercive force,LCF)的永磁体,在线改变励磁绕组中脉冲电流的大小和方向改变LCF永磁体的磁化状态,从而实现永磁磁链的在线调节。使用所提出的分段线性磁滞模型,分析多齿开关磁链永磁电机在线调磁特性过程中,比较了使用不同分段次数(四段、五段、六段和无穷段)的磁滞模型下LCF永磁体工作点的计算精度。最后,通过有限元分析和实验表明:使用所提出的分段线性磁滞模型可以快速准确地得到多齿开关磁链永磁记忆电机的调磁特性。     

复合转子异步起动永磁同步电动机起动过程中永磁体退磁的研究

复合转子异步起动永磁同步电动机是一种新型的永磁同步电机,它利用实心转子的涡流和铜导条实现自起动能力。为研究其起动过程中永磁体的退磁情况,建立了计及涡流、饱和等因素的有限元模型,分析该种电机起动过程中电机结构参数、起动条件对永磁体最小工作点及平均工作点的影响,并对起动过程中的永磁体退磁规律进行分析。研究发现永磁体的最小工作点与合成磁动势位置有关,当永磁体磁场与定转子合成磁场的夹角为110°、240°左右时,永磁体局部退磁风险大;最大去磁工作点出现在低转速,而不像普通异步起动永磁同步电动机那样出现在接近同步速。合成磁动势直轴分量能够反映永磁体去磁磁场的强弱,负载越重,永磁体的最大去磁平均工作点越低,对应的转速越接近同步速,出现最严重去磁的概率越大。     

故障状态下同步电机永磁体磁性能的有限元分析

对于永磁电机而言,故障状态下的外部退磁磁场对永磁体磁性能的影响,一直是影响永磁电机设计的关键之一.利用场路耦合时步有限元法,建立合理有效的数学模型来模拟故障状态下永磁电机的运行,并且计算额定状态到故障状态过程中,永磁体内部单元的最小径向磁密的变化情况,通过最小径向磁密的大小来判定该故障状态下永磁体能否出现不可逆退磁,以此来指导电机设计.     

混合励磁永磁记忆电机弱磁性能分析

设计了一种混合励磁永磁记忆电机,采用Ansoft Maxwell 2D仿真软件建立了仿真模型,采用有限元的分析方法,研究了电机的弱磁性能。给出了去磁时的回复线方程和充磁时的局部磁滞回线方程。对电机施加不同的直轴去磁电流,分析电机的磁力线分布和永磁体的磁密矢量分布,给出了电机在不同磁化电流下的相磁链曲线。仿真结果表明,该记忆电机具有良好的弱磁性能,同时在弱磁运行时能够保证电机始终具有一定的气隙磁密。     

用计算机进行永磁无刷直流电动机的电磁计算

近年来,随着冶金工业的发展,出现了各种高性能的永磁材料,它使永磁电机得到很大的发展,无刷直流电动机就是其中之一种。永磁电机的磁路计算,不同于一般电磁式激磁电机的磁路计算,它的磁势源是永磁钢,而它的计算则以第Ⅱ限的去磁曲线 B=f(H)为基础。磁钢工作点一般由图1磁钢工作图决定,可见影响磁钢工作点的因素是很多的,必须经过多次繁琐的运算,反复的凑试才能确定。另外采用不同的磁钢材料及结构可得到完全不同的结果,使永磁电机的设计有更多的方案选择性。若要获得最佳工作点则需花费更大     

混合永磁轴向磁场磁通切换记忆电机分段弱磁控制

混合永磁轴向磁场磁通切换记忆电机(hybrid permanent magnet axial field flux-switching memory machine,HPM-AFFSMM)采用钕铁硼和铝镍钴两种永磁励磁,既具有轴向磁通切换永磁同步电机转矩和功率密度高的优点,又具有记忆电机永磁磁化状态在线可调的特点。在研究HPM-AFFSMM调磁原理、电磁参数及数学模型的基础上,提出了一种HPM-AFFSMM宽调速控制方法。基于分区控制,低速区采用永磁饱和磁化方式运行,高速区采用分段弱磁方式运行。在分段弱磁区域,所需永磁磁链满足给定转速所在区间内的最大转速对应的永磁磁链。在全速度范围内,为实现充去磁,提出了一种对电机参数敏感性较低的自适应永磁磁链观测器设计方法。仿真和实验结果表明,在低速区,饱和增磁运行缩短了电机的起动过程;在高速区,分段弱磁运行优化了永磁磁链的控制,拓宽了电机的调速范围。因此,HPM-AFFSMM非常适合应用于电动汽车起/发一体机。     

电动汽车用永磁电机的失磁空间分布特性及影响因素

电动汽车用永磁电机普遍使用的高性能钕铁硼永磁材料在高温、强磁场等条件作用下易发生的不可逆失磁故障已成为该类电机高可靠性设计的主要瓶颈。针对电动汽车用永磁电机的失磁问题,该文利用永磁体虚拟分块方法,建立基于永磁体磁特性参数、工作温度、空间位置等变量的永磁体失磁分析模型;利用电磁场和温度场双向耦合的三维多物理场计算方法,研究了永磁电机失磁的空间分布特性及其影响因素。结果表明,永磁电机失磁空间分布存在明显的不均匀性。永磁体失磁分布规律受其工作温度、退磁电流幅值与角度等因素影响。最后,通过一台115 kW的永磁驱动电机样机在永磁体工作温度、转子表磁磁场分布、电机性能方面的测试,验证了该文所提分析方法和结论的准确性。     

混合式磁场结构永磁同步电机的磁路分析与计算

根据永磁电机磁路分析方法及混合式磁场结构永磁同步电机的特殊结构型式，提出了混合式磁结构永磁同步电机的磁路计算方法，建立了电机的等值磁路图，并较详细介绍子磁钢去磁曲线的合成及空载，负载工作点的求取。     

微特电机铁心制造(二)

四、永磁铁心制造永磁铁心是指由永磁材料与导磁材料组成的铁心。有时,永磁铁心不含导磁材料,仅有永磁材料。 1.永磁电机铁心结构及技术要求 (1) 永磁电机铁心结构类型常见永磁定子铁心结构见图14至图20。     

基于台架标定的IPM电机复合弱磁控制技术

内置式永磁(IPM)电机在基速以上需要进行弱磁扩速,为弥补负i_d补偿法高速稳定性差的不足,提出一种基于台架弱磁标定查表法+负i_d补偿法的复合弱磁控制技术。详细分析了台架弱磁标定方法和数据处理方式;电机运行区域判断和d,q轴电流指令由转矩指令和实际转速根据查表得到。负i_d补偿法以逆变器最大输出电压为参考值构建弱磁环,输出d轴去磁电流,使异常工况下d,q轴电流指令落到电压极限椭圆内。实验结果表明,该方法具有良好的动态响应特性,系统稳定性高。