轮毂式永磁同步电动机电磁转矩的数值计算与误差分析

基于有限元法 ,分别采用麦克斯韦应力法和虚位移法对电动车用轮毂式矩形波永磁同步电动机的电磁转矩进行了数值计算。结合实测数据的验证 ,分析了有限元剖分形式对数值计算精度的影响 ;阐述了两种算法在永磁电机电磁转矩计算中各自所具有的特点 ,分析和比较了直槽与斜槽式电机的静转矩特性 ;讨论了样机定位转矩与转子位移的关系     

永磁辅助无轴承同步磁阻电机优化及电磁分析

针对无轴承同步磁阻电机(BSynRM)功率因数和转矩密度都较低的缺陷,采用转子附加永磁体的永磁辅助无轴承同步磁阻电机(PMa-BSynRM)。首先介绍具有三层磁障转子的PMa-BSynRM的结构,在详尽阐述电机工作原理的基础上,数学模型由Maxwell张量法推导得出;其次以控制变量法为准则,开展对样机结构选型及参数设计的工作;然后利用有限元软件对PMa-BSynRM的电磁性能计算分析;最后搭建样机实验平台。仿真和实验结果验证了所设计的PMa-BSynRM对提高传统BSynRM的功率因数和转矩密度具有可行性与有效性。     

吸尘器中高效永磁通用电机的研究

本文介绍了高效永磁通用电机的原理和结构特点,并利用Ansoft Maxwell软件对一台500W电机建模,通过有限元分析计算,优化电机结构,引入永磁磁通支路,削弱齿槽转矩和负转矩,提高电机的效率和稳定性。最后,通过样机实验结果,验证了仿真结果的正确性。     

永磁体不同削角的无刷直流电动机分析与试验

通过对削角永磁体进行分析与设计,使无刷直流电动机产生的谐波分量少,齿槽转矩小。首先利用解析法推导出削角永磁体与气隙磁密、齿槽转矩之间的关系,并利用Maxwell 2D有限元分析软件对永磁体不同削角进行对比与分析,找出最佳削角,并制作了样机。最后通过永磁体有削角与无削角电机的仿真结果与样机试验进行对比分析,验证了该方法的正确性,对改善无刷直流电动机性能具有实用价值。     

开关磁阻电机降噪方案研究北大核心

针对开关磁阻电机运行时噪声较大这一亟待解决的问题,基于虚功原理采用虚位移法对磁场力进行分解分析。推导出气隙大小是影响电机电磁噪声的主要参数。借助Ansoft Maxwell仿真软件对参数进行仿真分析,能直观地看出转矩和径向力的值随气隙大小的变化。对仿真结果分析得出将气隙大小选在适合的范围内可从根源上降低开关磁阻电机的电磁噪声。     

盘式永磁直流电动机齿槽转矩特性

分析了盘式永磁直流电动机齿槽转矩问题产生的原因,利用麦克斯韦张量法分析定位齿槽转矩。阐述了齿槽转矩产生的机理,利用Ansoft有限元仿真软件对齿槽转矩特性进行研究,找出了一个最优的削弱盘式永磁电机齿槽转矩的方法。     

分数槽集中绕组双馈感应电机电磁特性分析

定转子均采用分数槽集中绕组结构的双馈感应电机极槽数接近,气隙中含有丰富的磁动势谐波,谐波极对数磁场相对于转子高速旋转,会引起电机的转矩脉动。为此,通过磁能和虚位移法求解电磁转矩解析表达式,分析不同次数、不同运动方向的谐波磁场对电磁转矩的影响以及转矩脉动的特点;利用编码器的定位测量功能,提出了一种测量样机转子实时位置的方法,从而量化分析感应电压、电磁转矩等参数。最后利用有限元建立样机二维模型,仿真结果表明：转子转速越快,转子感应电压幅值越小,转矩脉动频率越高,转子转速越慢,转子感应电压幅值越大,转矩脉动频率越低,验证了分数槽集中绕组双馈感应电机电磁耦合理论的正确性。     

高性能风机用外转子无刷直流电机的设计与研究

针对电机的技术指标要求,依据电机的电磁设计方法确定电机的主要尺寸。转矩波动的存在导致无刷直流电机的振动和噪音,齿槽转矩是其重要组成部分。基于Maxwell建立该电机二维模型,对其进行有限元仿真分析,利用不等厚永磁体和定子齿冠开槽的方法来降低齿槽转矩,为设计低噪音、低振动高性能无刷直流电机提供一种可靠的方法。最后试制样机,样机测试值和Maxwell仿真值进行对比,验证Maxwell仿真的正确性和降低齿槽转矩方法的可行性。     

开关磁阻电机降噪方案研究

针对开关磁阻电机运行时噪声较大这一亟待解决的问题,基于虚功原理采用虚位移法对磁场力进行分解分析。推导出气隙大小是影响电机电磁噪声的主要参数。借助Ansoft Maxwell仿真软件对参数进行仿真分析,能直观地看出转矩和径向力的值随气隙大小的变化。对仿真结果分析得出将气隙大小选在适合的范围内可从根源上降低开关磁阻电机的电磁噪声。     

低阻抗大电流脉冲整流变压器开发

对托卡马克装置用低阻抗大电流脉冲整流变压器进行了样机试制,分析了绕组和大电流引线结构不同布置对短路阻抗等参数的影响,利用MagNet软件进行了仿真,并给出试验和仿真数据。     

适配功率电机齿槽转矩削弱方法研究

为削弱适配功率电机齿槽转矩,提高该电机动力输出性能,提出了匹配相邻磁极极弧系数的方法。首先,运用麦克斯韦应力张量法和傅里叶分解求解适配功率电机齿槽转矩解析模型,并对不等极弧系数进行匹配组合,解析结果表明齿槽转矩削弱了35%左右。然后,采用全局优化算法对不等极弧系数进行全局寻优匹配,齿槽转矩进一步得到优化。最后,依据理论研究结果加工制作样机并进行试验,试验结果显示,齿槽转矩实测数据和优化结果相比,总体误差为5%左右,且整体趋势与优化曲线相符。因此,所提用于削弱适配功率电机齿槽转矩的方法是有效且可行的。     

基于磁极分块与转子开槽削弱永磁电机齿槽转矩

为了提高6极72槽永磁直驱风力发电机的运行性能,提出了磁极分块与转子开槽相结合削弱齿槽转矩的方法。根据齿槽转矩的解析式和叠加原理,分析得出磁极分块和转子开辅助槽对削弱齿槽转矩的有效性。基于Maxwell有限元软件分别研究了永磁体的磁极分块、转子开槽对齿槽转矩的影响,给出了最佳的磁极分块数和磁极间隔以及转子辅助槽槽深和开槽位置。通过对比分析优化前后的电机仿真结果可知,该方法使电机的齿槽转矩得到了显著的削弱,同时电机的其他性能符合技术要求。     

低速直驱外转子永磁同步电机的设计

永磁同步电机具有转矩密度高、功率因数高的特点,极对数的增加也不会降低功率因数,但齿槽转矩的存在,影响输出转矩的稳定性。本文设计了一台72槽60极400kW的直驱外转子永磁同步电机,利用ANSYS Maxwell建立的二维有限元仿真模型,分析空载反电势、齿槽转矩、气隙磁场、同步电感和负载转矩,验证了电机结构和参数的合理性。重点研究了齿槽转矩和转子损耗的优化,采用优化定子齿槽宽度和开辅助槽的方法,削弱齿槽转矩,采用转子磁极分块的方法,限制涡流通过路径,以降低转子损耗。仿真结果表明,所设计的电机能够满足性能指标,为电机的设计、齿槽转矩和转子损耗的优化提供了依据。     

定子齿表面开槽对永磁无刷直流电机齿槽转矩的影响

齿槽转矩是由永磁体磁场与磁槽之间相互作用而产生的,它会引起转矩脉动,甚至可能发生与电机共振的现象。影响齿槽转矩的因素很多,如磁极、槽的数量,齿槽形状以及磁钢的极弧系数等,因此,准确计算齿槽转矩较为复杂。本文利用麦克斯韦张量法计算和分析定子表面开槽对齿槽转矩的影响,为永磁无刷直流电机设计提供理论参考。     

无轴承开关磁阻电机麦克斯韦应力法数学模型

针对已有基于虚位移法的无轴承开关磁阻电机数学模型推导复杂的缺限,从麦克斯韦应力法角度出发,建立了考虑电机磁饱和特性的数学模型。在大电流饱和状态下,该模型有效地描述了电机产生的径向悬浮力和电磁转矩。利用有限元分析的方法验证了该模型的优良特性。试验结果显示利用该模型能够很好地实现电机稳定悬浮,表明采用麦克斯韦应力法建模的正确性和可行性。该方法的应用为研究无轴承开关磁阻电机电磁力分布提供了新的思路。     

Prediction of the electromagnetic torque in synchronous machines through Maxwell stress harmonic filter (HFT) method

For the calculation of torque in synchronous motors a local method is analysed, based on the Maxwell stress theory and the filtered contributions due to the harmonics of the magnetic vector potential in the motor air-gap. By considering the space fundamental field only, the method can efficiently estimate the average synchronous torque for a variety or motor topologies, including concentrated winding designs. This approach employs an analytical filter for the Maxwell stress tensor and `frozen permeability' technique. The proposed method is validated by comparison with FE results for several synchronous motor types: interior permanent magnet motors, wound field motor, synchronous reluctance motor.     

基于全局解析-模拟退火算法的外转子永磁风力发电机优化设计

以一台表贴式外转子永磁风力发电机作为样机建立了其全局解析模型并求解其磁场分布,并验证了所建模型的正确性,应用麦克斯韦张量法推导了齿槽转矩解析表达式。在此基础上,提出了一种全局解析-模拟退火算法对电机的齿槽转矩进行了优化设计。选取模型中极弧系数、定子槽口宽度、永磁体厚度及气隙长度作为优化变量,以齿槽转矩幅值作为优化目标对模型优化。仿真实验结果表明优化之后电机的齿槽转矩得到了明显的降低,电机性能得到了显著的提升,验证了该算法的有效性。     

永磁同步电动机定位转矩对起动性能的影响

进行了异步起动永磁同步电动机的二维瞬态电磁场计算,分析了齿槽定位转矩对电动机起动过程的影响,计算结果表明,齿槽定位转矩不仅可以引起转矩波动、加大转速的超调、延长电机起动的震荡时间,严重时还会导致电机牵入同步失败。在此基础上,研究了提高齿槽转矩谐波次数以减小齿槽转矩的方法。