横向磁通永磁电机的三维电磁场分析

横向磁通永磁电机转矩密度远高于普通结构电机，但结构较复杂，内部磁场呈三维分布.为弄清横向磁通电机内部磁场的分布及优化设计规律，需采用三维有限元的分析方法.通过采用ANSYS软件进行分析，并用ANSYS的APDL语言进行二次开发编程，对一种三相分布在同一个圆周上的永磁体内置式横向磁通永磁电机进行了三维电磁场分析，对该电机不符合周期条件的三维电磁场求解区域在工程设计允许范围内进行了简化处理，在电磁场分析计算的基础上，给出了电机参数计算方法，并给出了在此基础上的数学模型，对横向磁通永磁电机的空载及负载电磁场进行了计算，给出了空载反电动势和电抗的计算方法, 最后，通过与样机测试结果的对照研究，验证和完善分析方法.     

基于电感法无刷直流电机起动方法的优化设计

针对无位置传感器无刷直流电机在静止和低速状态下检测转子位置较为困难的问题,提出了一种新的无位置传感器无刷直流电机电感法定位、无反转起动的新方法.由于定子铁芯的磁场饱和效应,定子绕组的电感将随着转子的位置变化而变化.通过注入3次短时脉冲检测非导通相相电压,实现电机静止时转子位置的定位,利用加速策略使电机加速至能够稳定地检测到反电动势的电压,切换至基于反电动势法的无位置传感器控制.实验结果表明,该方法在直流无刷电机静止和低速时能够可靠地检测出转子位置,验证了其对无刷直流电机起动的有效性.     

汽轮发电机不同负荷时电磁场的分析与计算

准确计算电机电磁场的分布可以为进一步确定电机参数、性能曲线、温升等奠定基础,因此电机电磁场的分析和计算是电机设计和制造的主要工具之一。基于此,建立了大型汽轮发电机电磁场的数学模型。考虑到定、转子齿槽的影响、气隙磁场的扭斜等因素,分析了电机整个圆周上的磁场分布。采用有限元数值方法计算了电机空载、额定负载以及任意负荷时的电磁场分布,分析过程中考虑了导磁材料的非线性。采用电磁场的计算结果确定了电机定子铁心的损耗,并将其应用于定子温度场的计算,计算结果与发电机运行时的实测值相比较,误差满足工程需要,证明提出的模型和方法是正确的。     

三自由度永磁球形电机的建模和电压控制

为了提高三自由度永磁球形电机的运动性能、控制效率和减少控制成本,对具有三维位置检测功能的三自由度永磁球形电机的控制方法进行了研究。首先建立了三自由度永磁球形电机的磁场模型、动力学模型、力矩模型和反电动势模型,并分析其运动控制机理。在此基础上求解永磁球形电机的电压平衡方程和动力学方程,得到永磁球形电机的控制模型,并结合PID控制方法,提出了永磁球形电机的基于电压模型的PID闭环控制方法。仿真结果表明,提出的电压控制方法与传统的电流力矩控制法相比可以明显提高球形电机的运动性能。     

基于有限元法的永磁缓速器涡流场分析

为了提高缓速器气隙磁场和制动力矩计算精度,将矢量磁位法应用到永磁缓速器涡流场有限元计算中,并考虑转子磁导率的非线性以及涡流产生磁场对永磁体磁场削弱作用.应用电磁场有限元仿真软件,采用混合自动剖分技术,得到缓速器电磁场数值解.试验结果表明,静态工作间隙磁感应强度计算值与试验值误差在5%以下,永磁缓速器制动力矩数值计算值与试验值吻合较好.     

海洋机器人推进器电机的电磁场计算

利用有限元法计算海洋机器人推进器电机的电磁场 ,从而求出电机的漏磁系数。电机设计人员通过将电磁场计算出的漏磁系数与电机设计值相比较 ,调整电机的结构尺寸 ,再利用电磁场计算校核 ,最终设计出既满足稳态性能要求 ,又满足动态性能要求的电机。     

面向对象技术的永磁电机二维电磁场计算软件

解决了永磁电机电磁场计算的一些关键技术,用面向对象的程序设计方法开发了永磁电机二维电磁场计算软件。     

永磁电机二维电磁场计算

永磁电机的结构多种多样,它的磁场是三维分布,计算困难．一般采用二维场计算进行等效,在对多种结构永磁电机电磁场计算的基础上,建立了永磁电机二维电磁场计算模型,同时进行了修正,提高了计算精度,满足了工程实际的要求．     

两种转子结构形式无刷直流电动机电磁场及热场分析

文章针对表贴式径向励磁和内嵌式切向励磁两种转子结构,分析了无刷直流电动机的电磁场及热场的计算过程;利用电磁场-热场耦合的有限元方法,研究了两种电机结构的电磁场和热场分布,采用这种方法不仅可以精确计算电机内部电磁场的分布,而且可以得到电机内部电磁场与热场之间的能量交互过程,研究电机的发热问题。通过样机实验和仿真结果对比,发现表贴式结构紧圈发热比较严重,嵌入式结构在磁钢端部存在漏磁,导致环流引起电流波形发生畸变,并给出了相应的解决方案。     

宽调速直流伺服电机低速力矩波动的计算

从电机电磁转矩的定义出发,应用离散数值微分推导了低速力矩波动的计算公式,并对数控机床用 SZKY-01宽调速直流伺服电机的低速力矩波动进行了计算.计算结果与实测数据吻合较好.     

非均匀气隙对切向永磁同步发电机性能影响

针对永磁同步发电机(PMSG)谐波含量和振动较大的问题,提出采用非均匀气隙削弱齿谐波和齿槽转矩的方法.分析了非均匀气隙永磁同步发电机的运行机理,讨论了不同偏心程度非均匀气隙情况下,永磁同步发电机的空载反电动势、输出功率、电机效率、波形畸变率等参数的变化规律.通过场路耦合法,以一台切向式永磁同步发电机为例进行了仿真,结果表明非均匀气隙能改善气隙磁场波形,电机波形畸变率THD由4.86%降到2.48%,齿槽转矩降低40%.     

基于磁极偏移圆筒永磁直线电机齿槽力的削弱

为了削弱圆筒型永磁直线电机的齿槽力,在简要介绍圆筒型永磁直线电机齿槽力产生原理的基础上,基于Ansoft软件对圆筒型永磁直线电机的齿槽力进行了分析.以单个磁极和初级齿相互作用产生的齿槽力为基础,运用叠加原理得到整个电机的齿槽力解析表达式,进而提出采用磁极分组偏移来削弱电机齿槽力的方法,并给出了磁极偏移距离的表达式.通过有限元仿真验证了该方法的有效性,同时对磁极偏移后电机的反电势进行了分析,发现该方法对电机反电势的影响很小,所得结论可为直线电机的设计提供一定参考.     

外转子无刷直流电机电磁场的数值计算

定转子的结构、齿槽影响着电机的反电势波形、气隙磁密等,进而也影响电机运行性能。采用有限元法对外转子无刷直流电动机的电磁场进行数值计算,分析了斜槽与反电势波形的关系,提出了采用运动气隙边界法处理定转子相对运动的方法,并且考虑到了定子斜槽的影响。     

内置式永磁电机齿槽转矩削弱方法研究

为抑制永磁同步电机齿槽转矩,减少电机振动与噪声,提出一种定子齿顶开辅助槽与转子外圆偏心的结构来抑制齿槽转矩,提升电机的输出性能.首先建立了定子齿顶开槽前后与主气隙分布函数解析式,分析定子开槽与电机主磁场分布及齿槽转矩的关系,同时分析了转子外圆偏心后对齿槽转矩的影响.以内置3相8极48槽V型永磁同步电机为例,利用有限元法对定子齿顶辅助槽个数、槽宽、槽深、槽位置以及转子外圆偏心距等参数进行优化对比分析,获得最优的参数匹配.结果表明：定子齿顶双矩形对称开槽以及转子外圆偏心的方式能有效改善主气隙磁场分布,抑制电机齿槽转矩,优化后的电机气隙磁密5、11、15、17谐波幅值下降明显,电机齿槽转矩峰值降低了59.6％,反电势波形正弦性增强,平均转矩提升,电机输出性能明显改善.     

六相无刷直流电机控制系统的建模与仿真

通过分析六相永磁无刷直流的基本工作原理,推导其电压方程、反电动势方程、转矩和运动方程,并建立相关数学模型。根据建立的数学模型在Matlab/Simulink环境下搭建控制系统仿真模型。仿真结果验证了系统控制的正确性和可行性,为实际多相无刷直流电机控制系统的研究和设计提供依据。     

熔盐电沉积法制备铝钙合金中的反电动势实验研究

铝钙合金是理想的脱氧、脱碳、脱硫剂,在冶金工业中作还原剂和添加剂,起到去硫脱氧及净化作用。以易得的CaO代替了CaCl2为原料电解,以石墨为阳极,上浮铝液作为阴极,电解温度在740℃下,在CaCl2-CaF2-BaF2体系中熔盐电解法制得到铝钙合金的过程。采用熔盐电解监控仪测量电解过程中的反电动势、槽电压、电流等工艺参数及电解波形图,通过电位控制法调节Li2CO3的加料周期,重点对反电动势进行了深入的探讨。研究发现,反电动势和槽电压均随阳极电流密度增加而增加,但当电流密度超过0.3 A/cm2以后,反电动势和槽电压增长趋势减缓;临界电流密度经测量为2.548 A/cm2;加入1%CaO后反电动势降低0.5 V,通过控制电位法测得加料周期为30 min     

极宽调制式永磁电机削弱齿槽转矩分析与实验

由于齿槽转矩的存在会使电机产生转矩振荡和噪声,根据齿槽转矩的产生机理,对比现阶段抑制齿槽转矩的几种方法,指出极宽调制式永磁电机在削弱齿槽转矩方面的可行性.通过有限元电磁场分析软件Ansoft对传统表面式永磁电机和极宽调制式永磁电机进行模拟仿真,计算两种结构永磁电机的齿槽转矩,并设计构建一个由角度传感器、永磁电机、扭矩扳手等器件组成的齿槽转矩测试系统,并对两种不同结构样机的齿槽转矩进行实验.实验结果与Ansoft仿真结果具有一致性,证明了极宽调制式电机降低永磁电机齿槽转矩方法的正确性,极宽调制方法也是削弱齿槽转矩的有效方法.     

Optimization of rotor shape for constant torque improvement and radial magnetic force minimization

The design of notch and barrier was optimized in order to improve the characteristics of constant torque while minimizing the cogging torque that occurs as a result of teeth and slot structure. The barrier was installed in order to minimize the cogging torque and torque ripple by finite element method (FEM) with a reduced barrier width toward the center of magnetic pole. The position and width of notch, which can offset cogging torque, can be calculated with energy distribution of air-gap using Fourier series. The optimized model demonstrates a 60% decrease in the cogging torque, a 75.3% decrease in the torque ripple and a 3% increase in the operating torque when compared with the basic model.     

槽口宽度对伺服永磁电机齿槽转矩的影响研究

以利用能量法的解析模型计算抑制伺服永磁电机齿槽转矩的最佳槽口宽度,利用有限元法求解齿槽转矩,分析了解析法与有限元法数值求解结果出现误差的原因,探究了不同槽口宽度与齿槽转矩的关系。结果表明,齿槽转矩随着槽口开口长度的增加先增大后减小,当其取值在能量法计算的最佳槽口宽度附近时,齿槽转矩下降,符合理论预测,但是二者的极值点出现处存在0.41 mm的误差。针对槽口宽度过小导致下线困难的问题,对能量法的解析模型进行了改进,提出了以线径作为槽口宽度,探究槽口增加量与齿槽转矩变化的关系,确定最佳槽口增加量。结果表明,当最佳槽口增加量为1.2 mm,槽口宽度为2.35 mm,此时齿槽转矩为17.8 mN·m。     

双凸极永磁电机的对称化设计

针对永磁双凸极电机存在各相反电势（EMF）不对称和转矩脉动较大的问题,提出2种分别基于不等槽宽和等槽宽设计的新型双凸极永磁（DSPM）电机.该设计方法可以确保电机各相磁路具有相同的磁阻特性,并通过定子绕组的特殊排布以补偿电机自感的变化.通过实现电机各相磁路对称并削弱自感的波动程度,可以有效消除电机各相EMF的不对称以及最大程度削弱转矩脉动.采用有限元时步法对新型电机处于空载和负载条件下的稳态性能进行了比较分析.仿真和实验结果验证了新型DSPM设计方法的有效性.