极化磁系统吸合力矩特性分析软件的开发与应用

在含永磁的电磁继电器产品设计中，长期以来人们一直采用经验设计和实验分析相结合的办法来确定继电器的各参擞，工作过程烦琐，产品设计周期较长。文章在极化磁系统四种典型简化磁路结构统一数学模型的基础上，介绍使用Visual Basic 6．O语言编制的极化磁系统吸合力矩特性分析软件。该软件可用于研究永磁参数(尺寸、极面面积、起始工作点及回复磁导率等)变化对极化磁系统吸合力矩特性(包括永磁力矩、极化力矩及电磁力矩)的影响，对含永磁的电磁继电器极化磁系统参数优化设计具有一定的指导作用。     

极化磁系统永磁力矩特性曲线形状的分析与研究

电磁吸力（矩）特性与机械反力（矩）特性的最佳配合是电磁继电器产品设计的关键技术，极化磁系统零安匝下的吸合力矩特性（永磁力矩特性）的曲线形状对电磁吸合力矩特性的曲线形状具有较大影响，以往对如何改变永磁力矩特性曲线的形状及如何描述其凹凸程度一直是继电器设计人员难以解决的问题，该文在典型极化磁系统统一数学模型的基础上，将基于能量平衡公式的吸合力矩分解为永磁力矩，极化力矩及电磁力矩，提出了形状因子和形状系数的概念，并采用形状系数描述永磁力矩特性曲线的凹凸程度，分析了磁系统参数及垫片对永磁力矩特性曲线形状的影响，所得的结论对含永磁的电磁继电器产品设计具有一定的指导作用。     

极化磁系统极面面积对力矩特性影响的分析与研究

极化磁系统具有体积小、重量轻、功耗低、灵敏度高、动作速度快等优点 ,被广泛应用于国防军事、现代通信、工业自动化等领域中的电磁继电器产品中。典型的极化磁系统主要有四种结构 ,其简化磁路等效数学模型是继电器设计的基础。本文在极化磁系统四种典型结构统一数学模型的基础上 ,建立了基于极面参数的能量平衡力矩公式 ,分析并研究了极面面积参数对永磁力矩零点偏移及吸合力矩特性的影响 ,所得出的结论对极化磁系统参数设计具有重要的指导作用     

极化磁系统判别准则的研究与应用

极化磁系统具有体积小、重量轻、功耗低、灵敏度高、动作速度快等一系列优点，被广泛应用于军用与民用电磁继电器产品中。在实际设计中，由于用户要求多种多样，导致设计出的磁系统结构繁多，而目前尚无判别一个磁系统是否为极化磁系统的准则。该文从永磁结构及其动作特点的角度出发，将极化磁系统归结为4种典型结构；通过对极化磁系统典型结构、等效磁路及数学模型的综合研究，从磁压和磁通的角度分析总结出极化磁系统的判别准则。以该判别准则对一种含永磁磁系统进行分析，判断其是否为极化磁系统。研究结论对含永磁的电磁继电器设计具有一定的指导作用。     

基于三维有限元法的极化磁系统静态吸力特性分析

条形永久磁铁广泛应用于极化继电器中,是构成极化磁系统的主要组成部分.针对沿长度方向充磁的条形永久磁铁其内部磁感应强度分布不均匀的特点,通过对极化磁系统中条形永磁分段建模,应用有限元法实现了某典型桥式极化磁系统的静态吸力特性的计算,进而通过编制APDL程序分析了永磁尺寸参数和交流去磁磁势等关键参数对极化磁系统静态吸力特性的影响.文章所得的结论对极化继电器产品设计具有一定的指导作用.     

极化磁系统的磁压模型节点分析法

极化磁系统广泛应用于磁保持继电器和极化继电器,其永磁体工作点与气隙工作点的确定是极化磁系统分析与设计的基础。利用等效磁路中磁压模型的节点分析法,通过列写节点磁压方程,对几种典型的差动式和桥式极化磁系统的永磁体工作点和气隙磁通进行了理论分析与计算,并给出了永磁工作点的图解分析法,总结出统一的可用于计算机编程的计算公式,所得结果有助于各种极化磁系统的设计、计算以及进一步分析极化磁系统的工作机理。     

决定于极化磁系统工作状态的永磁回复线起始点的探讨

极化磁系统永磁回复线的起始点是用各种方法对其进行计算的前提和基础。在很多情况下,永磁回复线的起始点是由其极化磁系统的工作状态决定的。该文以典型的差动式极化磁系统为对象,从建立永磁工作方程式出发,通过对极化磁系统动态过程的分析,得到了此时确定或近似确定永磁回复线起始点的两种方法：测试法和近似分析法;最后给出了以永磁回复线起始点为基础的永磁虚拟矫顽力及回复线方程式,从而解决了计算极化磁系统时遇到的一个基本问题。     

铁铬钴易加工永磁合金在继电器中的应用

一、前言 本文主要介绍铁铬钴易加工永磁合金在165厂极化灵敏型和磁保持继电器中的应用情况。内容包括: 1.极化灵敏型及磁保持继电器的主要技术指标。结构原理及重要的结构参数简介; 2.铁铬钴易加工永磁合金的磁性能、加工性能及国内供料情况简介; 3.铁铬钴易加工永磁合金在继电器装调,例试中出现的问题及其解决办法。     

用磁压模型分析极化磁系统的工作原理

目前，均采用永磁磁通与电磁磁通的叠加原理来分析极化磁系统的工作原理，根据麦克斯韦公式进行电磁力的计算，因而只适用于工作气隙及衔铁行程较小的极化继电器。文章试图用基任意 化磁压数学模型分析工作气隙及衔铁行程较大的极化磁 工作原理，用能量平衡公式计算其电磁力，以便更好地理解用于磁为电器及极化式磁普通电磁式继电器的极化磁系统的工作原理。     

单永磁极化磁系统的永磁工作点图解法统一模型与分析

极化磁系统具有一系列优点，应用广泛。极化磁系统永磁工作点的求解是极化磁系统研究的基本内容之一，它可为极化磁系统的进一步分析与计算提供条件：而图解法(现只能用于单永磁极化磁系统)具有物理概念清晰、简明直观等特点，且很有利于深入理解极化磁系统的本质原理。首先研究了包括差动式和桥式在内的单永磁极化磁系统永磁工作点图解法的统一模型问题，即在引入工作气隙对数因子、列出磁路统一方程、进而建立永磁负载线统一数学模型后，给出了求解永磁工作点的统一作图法；最后应用该方法，分析并阐释了极化磁系统的动态工作过程。     

带永磁的差动式继电器的优化设计

文章对带永磁的差动式磁系统建立了优化设计数学模型,给出了等效磁路及回路计算方法,分析了优化变量的变化对性能指标的影响     

120°相带环形绕组圆筒型永磁直线发电机定位力降低的优化设计

圆筒型永磁直线发电机(TPMLG)采用120°相带环型绕组可以提高其功率密度,然而,TPLMG具有较大的定位力,这会引起发电机的振荡甚至使系统不稳定.为了解决这一问题,该文对120°相带环形绕组(120°-TPMLG)的圆筒型永磁直线发电机进行优化设计.首先利用有限元方法研究不同结构参数(定子铁心长度、极弧系数、槽肩宽度、定子齿宽和气隙长度)对定位力的影响.根据分析结果,结合田口方法对发电机进行优化设计,在不损失输出功率的情况下使定位力最小,得到120°-TPMLG的最优结构参数.为了验证优化设计过程的有效性,将优化后的120°-TPMLG与初始发电机的性能进行比较.结果表明,优化后的120°-TPMLG的定位力得到了极大的减小,输出功率也略有增加.因此,该文采用的优化方法对减小120°-TPMLG的定位力是有效的.     

基于ITAE最优控制的永磁同步电机矢量控制仿真

介绍了永磁同步电机(PMSM)的数学模型和矢量控制,在给出传统工程设计方法的同时,结合现今计算机辅助设计工具,通过MATLAB/Simulink的仿真手段,对PMSM矢量控制PI控制器参数进行ITAE最优化设计.经与传统工程PI控制器比较,基于ITAE的最优控制具有更好的控制效果.     

基于多物理场耦合的直驱永磁同步风力发电机定子绕组优化设计

直驱永磁风力发电机具有结构简单、成本低、运行可靠等优点,在风能发电领域具有潜在的应用价值。以1台1 200 kW直驱永磁同步风力发电机为研究对象,进行了电磁场、温度场及热应力场等多物理场耦合分析,考虑由于温度变化及热变形对永磁体、铜线等电磁材料性能的影响,最终实现电磁性能、温度及形变的收敛,从而更为准确地分析发电机性能。以多物理场耦合分析方法对该发电机进行定子绕组优化设计,使绕组设计更加合理。所得结论对直驱永磁同步风力发电机设计具有一定的参考价值。     

直驱式永磁同步风力发电机性能研究

通过等效磁路法设计了额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机;为了深入研究额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机的运行特性,采用场路结合法分析了永磁风力发电机在空载、额定负载和短路情况下的运行特点,并验证了所设计永磁风力发电机的可行性;在此基础上,将极孤系数、负载变化对永磁同步发电机输出功率的影响进行了仿真;对比研究了每极每相槽数对永磁同步发电机性能的影响.结果表明:极槽匹配对直驱式风力永磁发电机性能有很大影响;通过合理选择极数、槽数以及极弧系数,可以减少输出电压谐波分量的影响,降低永磁材料的使用,节省成本,有助于直驱式风力永磁发电机获得良好的性能.     

Cogging Torque Reduction and Optimization in Surface-mounted Permanent Magnet Motor Using Magnet Segmentation Method

One of the main challenges in permanent magnet electrical machine design is cogging torque reduction. In this article, the magnet segmentation method is used for cogging torque reduction. For this end, each surface permanent magnet is divided into eight parts, and a symmetrical structure with equal angular widths and considering the angular gaps between them is used for minimizing a number of optimization parameters. In this article, three optimization algorithms—response surface methodology, genetic algorithm, and particle swarm optimization—are used to determine the optimal values of optimization parameters. Finally, the result is obtained that the optimum values of response surface methodology are more efficient than of those of the genetic algorithm and particle swarm optimization in cogging torque reduction, because the objective function of the response surface methodology is cogging torque that is calculated using the finite-element method, whereas the objective function in the genetic algorithm and particle swarm optimization is based on the analytical methods. However, the main objection of the magnet segmentation method is the simultaneous reduction of average torque with cogging torque.     

高速永磁电机综合设计与分析

高速非晶合金永磁电机设计受电磁、机械、温升的制约,因此高速非晶合金永磁电机的设计是一个多物理场综合设计的过程。针对高速非晶合金永磁电机设计受多物理场制约的问题,基于多物理场的分析方法,分析了非晶合金材料对高速永磁电机电磁性能的影响;研究了内置式永磁转子在高速运行状态下的应力分布,并分析了轴承支撑刚度对转子系统临界转速的影响;针对高速非晶合金永磁电机损耗分布特点研究了其温度场的分布。基于提出的多物理场综合设计方法,设计并制造了一台额定功率15 k W、最高转速30 000 r/min的高速内置式非晶合金永磁电机,并对样机进行了试验,验证了仿真分析与设计方法的可行性,为高速非晶合金永磁电机的设计提供参考。     

基于Ansoft软件设计分析内置式永磁同步电动机

从特种电机要求、电机磁路结构、主要参数的选取等方面介绍了永磁同步电动机的设计方法,并分析了这些参数对电机性能的影响。运用有限元软件Ansoft分析计算永磁同步电动机电磁系数并设计了一种内置式永磁电机。     

Expansion of operating limits for permanent magnet motor by currentvector control considering inverter capacity

The current vector control method of PM (permanent magnet) motors is examined to expand the operating limits associated with inverter capacity. This control method is optimum in the sense of deriving maximum output torque within the voltage and current constraints. The effects of motor parameters are examined by computer simulation. The operating limits are greatly expanded by controlling the d- and q-axis components of the armature current according to the rotor speed. The operating limits are examined considering the demagnetization of the permanent magnet. If the permanent magnet has a straight demagnetization curve, like a rare-earth permanent magnet, the PM motor can be safely operated until the demagnetizing coefficient becomes 1.0. If wide speed range or constant power operation is desirable, a permanent magnetic with a high coercivity and a linear demagnetization curve must be used for the PM motor     

Closed-form Method for Multi-stage Axial Flux Permanent Magnet Machine: Design and Analysis

Designing an axial flux permanent magnet machine is complex and computationally intensive. This paper proposes a new closed-form method for concurrent design and analysis of a multi-stage axial flux permanent magnet machine. The method will provide a simpler modeling solution to machine designers. By calculating magnetic and electric properties, the design space of an axial flux permanent magnet is created for initial design. This paper demonstrates the feasibility of the new closed-form method by showing that the results obtained from the proposed method correlate with the finite element analysis results. The design space is also evaluated and analyzed by taking into account various parameters, including copper losses, permanent magnet density, phase voltages, and torque waveform. Finally, a multi-objective analysis is performed to compare two different designs of an axial flux permanent magnet machine. The proposed method also provides a useful guide for the initial design state.