用微机计算同步发电机磁场

在设计电机时,必须分析计算电机内的磁场分布.传统的设计方法是通过一些假设和简化,引入一些修正系数,把电机内部实际的不均匀磁场均匀化,然后利用全电流定律,将磁场问题转化为磁路问题来计算.这种计算方法一般来说,计算结果与实际相差不大,是可行的.但对于某些电机,由于在传统的设计方法提供的图表上很难查到所需的系数,因而给设计带来了困难.本文以8千瓦的凸极同步发电机为例,利用电机电磁场的有限元法,在微型     

用麦克斯韦应力法计算凸极同步电机的电磁转矩

本文先用有限差分法计算了额定负载时凸极同步发电机内的二维磁场分布,在此基础上,用麦克斯韦应力和安培力算出了电枢齿壁、电枢铁芯、主极表面和两侧、主极铁芯和载流导体上的切向磁场力以及相应的电磁转矩,画出了电机内切向磁场力的分布,并把算得的结果与传统法进行了比较.     

混合磁路多边耦合电机的基础研究

在永磁感应子式电机中,由于铁芯叠片间隙的影响,轴向充磁的永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布很不均匀,制约着单位铁芯长度的出力和电机性能体积比的提高。提出了一种混合磁路多边耦合电机,对混合式步进电机永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布不均匀的问题进行了补偿。     

无刷直流盘式电机涡流计算

盘式电机的磁场是一个复杂的三维磁场,采用传统二维磁场有限元法来计算盘式电机定子绕组涡流损耗结果相差很大;若采用三维磁场有限元法来计算则会浪费大量时间,介于这两点,该文提出一种参数化建模的分环法,即把三维磁场的盘式电机转化为多环的二维磁场直线电机,理论上可把盘式电机分割为无数个沿着径向叠加的直线电机,即可节约计算时间,又能提高计算精度,随后所设计的11 kW无铁芯定子绕组无刷直流永磁盘式电机样机实验结果也证明了理论计算和工程设计的准确性、可行性和计算过程的快速性,为后续进行电机进一步优化设计奠定了基础.     

盘式电机在我国的发展及其展望

介绍了近二十年来盘式电机在我国的发展．主要有定、转子铁芯的生产、磁场的研究、电机的分类及展望,对我国盘式电机的更大发展有一定的现实意义．     

一种基于保角映射的考虑端部效应的准三维轴向磁通电机磁场解析模型

轴向磁通永磁电机气隙磁场三维分布不均,且在电机内、外径处端部效应明显,应建立三维磁场模型来进行电机性能分析,而三维有限元计算十分耗时,因此需建立(准)三维气隙磁场解析模型.现有的考虑端部效应的AFPMMs气隙磁场解析模型,大多基于三维FEM辅助建模或等效磁路的方法,存在耗时过多或建模精确度不高的问题.针对以上不足,建立了基于保角映射的考虑端部效应的准三维AFPMMs磁场解析模型.将AFPMMs径向-轴向平面横截面等效为具有铁磁边界的多边形面域,永磁体等效为线电流,借助保角映射法,求取电机径向-轴向平面上的磁场分布,以得到端部修正系数,从而考虑端部效应对气隙磁场分布的影响.使用该解析模型,计算了一台AFPMM的气隙磁密与空载反电动势,与三维FEM、样机实验结果进行对比,以验证该模型的准确性.相比等效磁路法,在电机内、外径处,该解析模型气隙磁密计算精确度提高了10.61％;相比三维FEM,该解析模型计算用时仅为其耗时的0.078％.     

考虑齿槽效应的表贴式永磁电机空载磁场建模

针对齿槽作用下的表贴式永磁电机空载磁场分布,提出了一种简化解析模型。该模型将等效磁路法和磁位解析法相结合,首先利用等效磁路法求得定子齿槽表面上的磁通密度分布,继而将其作为第二类边界条件之一,借助拉普拉斯方程和泊松方程获得一个磁极下电机磁场分布;通过剩余磁化强度修正函数,将该解拓展到整个电机范围。该解析模型充分考虑了齿槽效应对磁场的影响,求解过程简捷。经有限元仿真表明,对于内、外转子结构永磁电机,该解析模型均取得了较准确的磁场计算结果,为进一步研究电机反电动势和转矩特性提供了一种有效分析手段。     

高速永磁变流器电动机理论及计算研究基础

1.问题的提出本文所研究的单相永磁同步电动机最大转速为60000转/分。电机是四极的,其相应的供电频率为2千赫。由于要求刚度及机械稳定性,该电机做成轴向磁场。转子磁通来自安装在铝合金中的永久磁铁。两个环形的定子铁芯在转子的两边。转子两边的定子铁芯通过青铜外套冷却。这个外套一面联着钢片绕成的铁芯,另一面强烈地冷却着超负荷     

磁钢充磁方式对表贴式永磁电机磁场影响分析

针对永磁电机中不同充磁方式时磁场的分布和强度不同,分析了径向、平行和Halbach 3种磁体结构,建立了内转子和外转子永磁电机的有限元分析模型,对比3种充磁方式时永磁电机气隙磁场的分布特点,明确了3种充磁方式的适用场合,给出了极对数和永磁体厚度对电机气隙磁场分布影响的变化规律.结果表明;采用平行充磁的内转子永磁电机有更...     

新型轴向磁场磁通切换型永磁电机磁场三维有限元分析

新型轴向磁场磁通切换型永磁电机由两个外定子和一个内转子组成,定转子为双凸极结构,电枢绕组和永磁体均设置在定子上,转子由硅钢片径向叠压的齿嵌在非导磁环上,切向磁化的永磁体建立电机的轴向磁场.以一台10/12极样机为例,运用三维有限元法(FEM)分析了电机的空载磁场,给出了电机内的磁场分布.分析结果有助于该种电机的设计.     

新型混合励磁双凸极永磁电机磁场调节特性分析及实验研究

提出一种新型带导磁桥的混合励磁双凸极电机,介绍电机的结构特点和磁场调节原理。采用简化等效磁路模型对气隙磁通调节范围、电励磁绕组的励磁磁势和并联导磁桥磁阻三者之间的关系进行分析,用有限元法获得样机磁场分布和磁场调节特性,设计制造了实验样机。样机实验结果不仅验证了理论分析的正确性,并表明：通过改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了电机内气隙磁场灵活调节与控制,有效解决了双凸极永磁电机难以实现电机气隙磁场调节的不足,在电动汽车等需宽调速直接驱动的场合具有应用前景。     

轴-径向磁通全超导同步电动机的磁场分析

为了简化传统超导电机的低温冷却系统,提出一种新型轴-径向磁通全超导同步电动机,分析该电机的结构特点和工作原理.利用三维有限元法计算了电机的空载磁场分布,对不同轴向超导励磁绕组下的磁场以及轴向磁路对径向磁路的影响进行分析,分析结果通过空载反电动势实验得到了验证.在样机结构基础上,提出一种新型转子结构方案,分析了2种转子结构下的气隙磁场,并对气隙磁密的谐波含量进行了比较,得出一些有益的结论,为该新型大容量电动机的优化设计和性能分析提供参考.     

基于历史与磁检测信息的永磁同步平面电机定位方法

通过检测永磁同步平面电机固有的空间磁场实现平面三自由度定位,能够简化运动位移传感器的结构布局,对电流相位的确定和运动控制的精度实现具有重要意义.然而,由于磁场空间分布的非线性,若直接采用常规的数学方法计算三自由度位移,会导致问题极其复杂且求解精度低.本文从信息融合的角度,运用电机运动的连续性与惯性,提出一种顺序求解算法,可实现平面三自由度位移的高精度、快速求解.该算法基于电机的历史位移和磁场检测信息,解决了原方法由于计算模型限制导致的收敛速度慢的问题.这种基于顺序求解的定位方法较原方法提高了位移分辨率和计算效率,为实现永磁同步平面电机的高精度运动控制铺平道路.     

用镜象电流法计算带偏心母线圆环铁芯的磁场

母线型和套管型电流互感器主要用于发电机以及超高压电网,具有圆环铁芯线圈结构.计算带偏心母线的圆环铁芯磁场的不对称分布有助于分析母线型和套管型电流互感器的误差特性,从而提出科学的计量方法.磁场求解的场域满足磁势的拉普拉斯方程,可以通过复变函数的保角变换方法把圆环域变换为矩形域并延拓为带状域,结合平面镜象电流方法求解.这种方法物理概念清晰,可以用简单的无穷级数和求解,特别适合使用Matlab工具计算.本文提供了实用的Matlab计算程序,并用此程序计算了样本铁芯的磁场分布,测量了按样本铁芯制造的电流互感器的误差.结果表明磁场计算与分析的结果与实际情况基本一致.     

基于面电流法的Halbach阵列音圈电机磁场求解

为了对音圈电机的性能进行提升,需要对其磁场分布进行准确的计算。本文首先根据安培分子环流假说,对于均匀磁化的永磁体,用平行于磁化方向的面电流产生的磁场等效替代永磁体所产生的磁场,推导了等效面电流的磁场分布;之后用镜像法替代磁轭,简化计算量;计算了Halbach阵列音圈电机的气隙磁场分布。最后通过使用Ansoft有限元软件对该音圈电机进行仿真,并且将数值仿真解和面电流解析解相比较,两者结果吻合良好。     

永磁球形电机转子区间划分及辨识策略研究

永磁球形电机的闭环控制,往往需要获取转子的位置信息.提出一种永磁球形电机转子区间划分方法,并对其位置进行辨识研究.根据转子磁极产生的磁场分布特点,以及定子线圈的影响来确定线性霍尔传感器的输出编码转换阈值,并且基于阈值对定子球面进行空间划分来确定传感器的安装位置和数量.转子磁极产生的磁场大于阈值的位置在定子球壳内表面构成...     

基于模拟退火算法的三相五柱变压器铁芯优化设计

在分析变压器铁芯磁场分布的基础上,将模拟退火算法应用于五柱铁芯旁柱的优化设计。利用磁场与损耗分布的数值计算结果,建立优化设计目标函数,用模拟退火算法求解出具优的五柱铁芯旁柱尺寸。给出了详细的优化设计步骤及计算实例。     

表面式永磁电机气隙磁场分析

针对表面式永磁电机齿槽结构复杂,应用传统许克变换法很难精确计算电机磁场分布的问题,将表面式永磁电机气隙磁场分为定子绕组和永磁体产生的气隙磁场两部分.应用许克变换工具箱将电机不规则空气间隙转化为几何上简单区域,分析电机定子绕组产生的气隙磁场.将永磁体等效为线电流,借助许克变换工具箱分析永磁体产生的气隙磁场.将定子绕组和永...     

MgB_2高温超导发电机设计及转子结构优化

高温超导发电机由于转子无铁芯,导致气隙磁场畸变,严重影响发电机的输出性能。本文使用MgB2线材作为高温超导发电机的励磁绕组,并将灰色系统理论引入到高温超导发电机的励磁绕组结构的设计中,解决了转子无铁芯型高温超导电机励磁绕组端部气隙磁场畸变的优化问题。借助电磁场有限元程序设计方法,成功设计了一台功率为50kW的高温超导发电机。     

直流电磁铁磁场的设计

生产和实验中常常需要建立2～3×10~3奥斯特(160～240千安/米)的直流磁场。众所周知,电磁铁磁场比螺旋管磁场更合理些,这是因为线圈中放入铁磁材料做成的铁芯后,磁路中铁磁介质磁阻很小,磁场所消耗的功率大为节省,磁能量集中地分布于气隙中。在永磁材料的生产和使用过程中,充磁(磁化)、热磁处理、磁场成型、磁性检验