三种不同形状永磁体圆筒型永磁直线电机气隙磁场研究

影响圆筒型永磁直线电机性能的关键因素是气隙磁场的性能。利用有限元软件ANSYS分析了三种不同形状永磁体结构圆筒型永磁直线电动机在无槽和开槽时的气隙磁场磁密大小和波形。得出了在相同条件下,矩形和梯形永磁体结构气隙磁密大、变化范围广、受开槽影响小而菱形结构气隙磁密小,变化范围窄,波形畸变率高。得到的规律为动子选择和电机设计提供了依据。     

一种四定子双边直线感应电动机数学模型和工作特性

基于电磁发射特殊需求,设计了一种新型四定子双边直线感应电动机,提出了此新型四定子双边直线感应电动机的电磁模型,分析了电机上、下定子在动子上所感应涡流的耦合特性和上、下定子端部相邻绕组的耦合特性,建立了这种新型直线感应电动机的耦合等效电路模型。基于等效电路模型,分析了上、下定子以及动子上、下等效绕组相关物理量的耦合性质与电机工况间的关系,研究了动子上、下等效绕组相关物理量在数学上实现解耦的工况条件。实验结果验证了所做研究分析的正确性。     

分段供电直线感应电机动子不对称模型及参数计算

对于分段供电直线感应电动机,由于动子两端开断,动子等效互感存在较大的不对称,仅控制定子电流对称,不能消除动子负序电流引起的两倍转差频率力波动。基于动子涡流产生的机理,提出了动子等效绕组的形式,推导了动子不对称分布参数模型,得出在动子行程的大部分阶段,电机的不对称参数是基本恒定的。提出了动子不对称参数的计算方法,通过有限元建模进行推力仿真,并在大功率加速实验平台上开展动态试验,计算了动子不对称电感参数,仿真和实验计算结果与理论值吻合良好。动子不对称参数计算方法,可以为分段供电直线感应电机的电磁设计和优化控制提供参考。     

三种不同充磁方式圆筒型永磁直线电机气隙磁场研究

影响圆筒型永磁直线电机性能的关键因素是气隙磁场的大小。利用有限元软件An-sys分析了三种不同充磁方式动子结构圆筒型永磁直线电动机在无槽和开槽时的气隙磁场磁密大小和波形。在其它结构参数不变时,分析了极弧系数、永磁体厚度和气隙大小随气隙磁密大小变化规律。得出了在相同条件下,轴向充磁和Halbach充磁方式气隙磁密大、变化范围广、受开槽影响小而径向充磁方式气隙磁密小,变化范围窄,波形畸变率高。得到的规律为动子选择和电机设计提供了依据。     

柱状螺纹直线超声电动机结构设计与实验研究

为改善现有螺纹直线超声电动机定子的结构刚度,降低谐振频率,提高电机输出力,设计了电机定子的结构并进行实验研究。电机由开槽的定子基体、螺纹动子和4片压电陶瓷组成,采用定子的两个三阶面内弯曲模态实现驱动。利用有限元软件分析定子内螺纹开槽宽度对模态频率的影响,同时进行结构动力学分析,得到定子驱动点的位移响应和运动轨迹。试制样机,搭建机械特性测试平台。实验结果表明：电机能够在较宽的频率范围内运行,电机的最佳工作频率75.2 kHz,最大速度为0.59 mm/s,最大为输出力1.4 N,比优化前分别提高了31.1%和16.7%。     

双初级耦合直线感应电动机集总参数模型

在动子进行高速大推力运动场合,直线感应电动机可以设计为N(N≥2)台电机初级绕组上下并联布置共用一个次级的结构形式.本文针对N=2的情形,分析了双初级耦合直线感应电动机上下初级绕组边缘气隙磁场耦合和次级涡流路径耦合关系,在此基础上针对双初级耦合直线感应电动机中双初级上下定子单独通电、双初级同时通入同向电流、双初级同时通入反向电流等不同工况,建立了统一的集总参数模型,并进行了耦合参数的辨识.模型计算和小型试验样机实验结果吻合较好,证明了理论分析的正确性.     

分段式永磁直线同步电动机的磁阻力

针对驱动垂直提升系统的分段式直线同步电动机磁阻力大的问题,利用磁场能量解析分析由于齿槽存在和铁心开断引起的分段式永磁直线同步电动机的磁阻力,建立分段式永磁直线同步电动机的有限元分析模型,分析电机内磁场分布,数值法分别计算电机的齿槽引起磁阻力和由于铁心分段引起的边端磁阻力,解析分析结果与有限元分析结果相一致,在定子绕组不通电的情况下,利用压力传感器实验测试了分段式PMLSM的磁阻力,与有限元计算结果相对比证实了理论分析的正确性.     

圆筒型永磁同步直线电动机气隙磁场分析

气隙磁场是决定直线电动机性能的关键因素。利用有限元软件Ansoft Maxwell2D分析了3种不同动子结构圆筒型永磁直线电动机的气隙磁场。分析比较了3种动子无槽和有槽电动机的气隙磁场特点,分析了结构参数对电动机气隙磁场的影响。分析表明Halbach动子电动机气隙磁场强度较大,轴向磁化动子电动机气隙磁场接近正弦形,而径向磁化动子电动机气隙磁场十分接近矩形。分析结果为圆筒型永磁直线电动机的动子选择和设计提供了依据。     

一种减小动圈式永磁无刷直线电动机磁阻力方法研究

在不考虑齿槽力的情况下,依据永磁直线电机磁阻力产生的原理,针对两极三槽动圈式永磁直线无刷直流电机(LPMBDCM),采用傅立叶变换法分析了电机的边端效应;在此基础上提出了通过优化初级铁心长度和端部形式使磁阻力达到最小化方法.利用电磁软件Magnet验证了最优动子铁心长度以及动子边端齿的长度;结果表明所提出的磁阻力最小化方法是可行的;减小了电机推力波动范围,提高了运行稳定性.     

极槽数配合对永磁直线同步电动机动子法向振动的影响

永磁直线同步电动机法向磁场力波动是引起精密机床直线进给系统振动的主要原因,为分析不同极、槽数配合对永磁直线电机法向振动的影响,采用有限元法计算了不同极、槽数配合的永磁直线同步电动机法向磁应力低阶谐波次数、直线电机动子的固有频率和振动模态,以及不同极、槽数配合的直线电机法向磁场力的激振频率。分析结果表明:永磁直线同步电动机的极、槽数相差越小则动子的主振型阶次越低,越易引起共振。精密机床进给系统永磁直线同步电机的选择应综合考虑极、槽数配合对推力波动的削弱和对法向振动的影响。     

保护环对高速永磁无刷直流电机转子涡流损耗的影响

高速永磁无刷直流电机具有功率密度高、体积小、效率高等优点,在很多领域有着广泛的应用。转子涡流损耗会使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁。该文结合所研制的2.3 kW,15×104r/min的高速永磁无刷直流电机,对比分析了不同电导率的保护环对转子涡流损耗的影响,结果表明:钛合金保护环中的涡流磁场能削弱气隙谐波磁场,对永磁体中的涡流损耗有屏蔽作用。     

改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机铁耗的影响

为研究改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机中铁耗的影响,针对定子槽提出了两组研究方案.在8极9槽永磁电机的基础上使用有限元软件,搭建了保证定子槽数不变仅增加定子槽宽整数倍和不改变每个定子槽尺寸仅增加定子槽数的两组电机.介绍了铁耗计算原理并通过仿真对比了两组电机谐波含量、定子轭部磁通密度和在不同转速下的铁耗与永磁...     

紧圈对无刷直流电动机转子损耗及温升的影响分析

表贴式无刷直流电动机的永磁体和紧圈如果采用电导率较高的材料,在时间和空间谐波的影响下可能会产生明显的涡流损耗。利用有限元法计算了紧圈分别采用不锈钢和碳纤维两种电导率不同材料表贴式无刷直流电动机的转子涡流损耗,基于计算得到的涡流损耗利用解析集总参数热网络法对两台电机进行了热场分析,并通过实验验证了仿真结果。通过研究发现,采用碳纤维紧圈的电机转子涡流损耗明显减小,转子发热有效改善。     

永磁同步电机永磁体分块对涡流损耗的影响分析

逆变器供电的永磁同步电机(PMSM)中电子器件的高频开关会产生高频的电流时间谐波,进而引起永磁体涡流损耗的显著增加。给出了一种考虑电流时间谐波的永磁体涡流损耗计算的解析式,详细分析了永磁体尺寸和透入深度与涡流损耗之间的关系,并通过一个理想的3D模型进行验证。以1台逆变器供电的48槽8极PMSM为例进行涡流损耗仿真计算,结果表明:永磁体合理的分块数可以有效减少涡流损耗。     

计及永磁体涡流损耗分布特性的实时热计算方法

针对提高永磁电机温升计算准确性的问题,提出一种计及永磁体涡流损耗分布特性的实时热计算方法。依据温度对电机内各材料属性有所影响,且永磁体涡流损耗有其特有的分布特性的事实,提出并采用计及永磁体涡流损耗分布特性的实时热计算方法,以一台10 k W变频驱动永磁同步电动机为例进行实例计算,与普通未计及永磁体涡流损耗分布特性、没有使用实时热计算方法的温升计算方法对比,经在线温升测量,验证了计及永磁体涡流损耗分布特性的实时热计算方法能有效提高温升计算的准确性,可使计算结果与实验结果之间的误差缩小到0.5%之内。     

A super high speed PM motor drive system by a quasi-current sourceinverter

This paper describes a surface mounted PM motor with the ratings of 5 kW and 150000 RPM for super high speed drive applications such as a machine tool. A much larger air gap, compared with that of the existing PM motors, is utilized to reduce the slot ripples and hence the resultant eddy current loss in the metallic sleeve that retains the permanent magnets, otherwise this loss would be objectionable at such high speeds. The motor is supplied from a quasi-current source inverter with the DC current controlled by a chopper and operated at a near unity power factor by the use of a simple position sensor-less control, to improve the motor efficiency. The analytic results are presented to show the slot ripple reducing effect of increasing the air gap length. To investigate the losses of the sleeve, several motors with different sleeves were manufactured and tested. Typical experimental results on these prototypes are given, which show that motor efficiency of higher than 90% can be realized at the rated torque over a wide speed range     

高频轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗三维解析模型

针对现有二维解析模型在计算轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗存在精度不足的问题,该文提出一种能够精确计算该类电机永磁体涡流损耗的新型三维解析模型。该模型利用精确子域法和电阻网络模型,能够同时考虑定子开槽、定子谐波电流、涡流反作用和涡流三维分布的影响。利用有限元法验证了精确子域模型计算得到的空载和电枢磁场分布,并在理想空载下,验证了解析模型永磁体表面涡流密度和永磁体涡流损耗值,分析电机在高频运行下涡流反作用对永磁体涡流损耗的影响。最后,对1台7kW、4000rpm的轴向磁通永磁电机进行空载脉宽调制(pulsewidthmodulated,PWM)电压供电实验和空载正弦波电压供电实验,得到因PWM谐波电流引起的永磁体涡流损耗,将实验结果,有限元结果与解析结果作对比,验证了该解析模型的正确性。     

永磁体分割降低永磁电机涡流损耗的分析和应用

永磁体分割可有效降低表贴式永磁同步电机(SPMSM)永磁体涡流损耗,且对电机性能影响最小。分析了永磁体轴向分割和圆周向分割与永磁体涡流损耗的关系,推导了SPMSM永磁体涡流损耗解析解。影响永磁体涡流损耗的因素,包括气隙磁密、齿谐波频率(转速和槽数)、齿距、永磁体电阻率和永磁体磁导率等。根据分析结果可知,永磁体圆周向分割对降低永磁体涡流损耗起主要作用,并通过试验验证了解析解的准确性。     

有色金属涡流分选过程中涡流力模型研究

以涡流分选过程中能够简化为规则立体的有色金属物料块为对象,结合电磁学、力学相关理论,给出了三种类型的物料块在分选过程中的涡流力模型的详细推导过程,建立了其涡流力的数学模型,得到涡流分选过程中的理论影响因素,并以球形物料块为例对分选过程中涡流力进行了模拟计算。通过理论研究与数值模拟分析,得到了立体有色金属涡流分选的直接可控因素,为涡流分选机的结构设计和相关参数的调节提供指导。     

线圈式纵向磁场真空灭弧室磁场特性

分析了1/2、1/3和1/4匝纵向磁场真空灭弧室触头设计参数对纵向磁感应强度分布、触头片上涡流分布、纵向磁场滞后时间以及导体电阻值的影响。研究表明:增加触头直径、线圈高度或触头开距会减弱纵向磁感应强度,线圈厚度及触头材料采用CuCr50或CuCr25对其影响不大;减小触头直径、增加开距可使纵向磁场滞后时间减小。触头片上开槽数以及触头材料会对滞后时间产生影响;增加触头直径、线圈高度、线圈厚度、都可以减小导体电阻,而触头片上开槽数以及触头材料也会对导体电阻产生影响。由于设计参数的变化对纵向磁感应强度分布、触头片上涡流分布、纵向磁场滞后时间以及导体电阻值会产生不同的影响,因此设计者应综合考虑各种参数的影响,得到综合性能优的结果。