Halbach结构永磁电机的电磁振动与噪声分析

针对转子为Halbach结构的永磁电机进行额定功率下的电磁振动和噪声分析,建立了永磁电机径向力波的解析表达式,并分析了引起振动和噪声的两类主要力波,通过解析法确定了电机的主要噪声源。为了表征Halbach结构电机的电机特点及其振动噪声性能,比较了Halbach结构和普通径向充磁结构的两台电机,针对这两台电机分别进行气隙磁密的分析,以及振动和噪声的比较。对比分析结果表明,Halbach结构的永磁电机转子轭部更薄,重量更轻,气隙磁密正弦度更高。但由于径向气隙磁密3次谐波含量的不同,Halbach结构永磁电机的主要激振频率下的振动加速度幅值相比传统径向充磁结构的永磁电机高出9.56%,总声压级高出0.65 dB。分析结果为机泵一体化装备的电机选择和设计提供了研究基础。     

线切割平面线圈Halbach永磁直线电动机电磁分析

磁悬浮永磁直线电动机定子线圈的平面精度是影响直线电动机平稳驱动的重要因素。采用线切割形式的平面线圈,可极大改善直线电动机定子线圈的平面度,从而改善了直线电动机在垂直方向上的精度及控制稳定性。对平面线圈进行了结构设计,对凸形Halbach永磁直线电动机进行电磁力分析,并利用有限元仿真软件对线圈的磁场与直线电动机分布进行了仿真,验证了该平面线圈作为磁悬浮永磁直线电动机定子的可行性。     

考虑径向电磁力激励下永磁同步电机电磁噪声仿真分析

永磁同步电机产生的电磁振动噪声会对设备运行产生影响,为分析永磁同步电机定子受径向电磁力作用产生的电磁振动噪声特性,提出一种多物理场耦合的电磁振动噪声分析方案。以额定功率500 W、额定转速1 500 r/min的永磁同步电机为对象,采用RMxprt模块建立电机2D模型,基于Maxwell模块对永磁同步电机进行电磁瞬态分析,得到瞬态径向电磁力,通过谐响应分析得到瞬态径向电磁力作用下电机的振动频率,再耦合Acoustics ACT模块对振动噪声分析。分析结果可以反映出瞬态径向电磁力对电机噪声的影响,为抑制电机电磁振动噪声提供一种新思路。     

Halbach永磁同步电机分析

本文分析了Halbach阵列磁场分布的原理。与常规永磁电机相比,按照Halbach阵列形式制成转子的永磁电机具有一些独特的特点(如单边磁场等)。利用ansys有限元分析了四对极Halbach永磁同步电机的转子磁场分布形状,得到了气隙磁密波形。论文最后给出了样机电势波形,验证了理论分析以及仿真的正确性。     

电磁阻尼器涡流损耗及其温度场仿真分析

本文对电磁阻尼器的工作原理进行了简单介绍,对电磁阻尼器工作时间60 s和180 s两个阶段进行了瞬态热分析,仿真结果表明在额定工作时间范围内电磁阻尼器发热较小,对工作特性影响较小.当超过额定工作时间时,发热增加,电磁阻尼器温度持续升高,对阻尼器工作特性影响增大.然后对电磁阻尼器热平衡状态进行了仿真分析,得到了稳态时电磁阻尼器转子杯和永磁体的温度分布图.最后分析了温度对电磁阻尼器力矩特性的影响,得到了力矩特性随温度变化的特性参数曲线,对电磁阻尼器的设计有重要指导作用.     

基于Halbach阵列的永磁电动悬浮仿真与性能影响因素分析

为了研究永磁电动悬浮中各参数对系统悬浮性能的影响,针对直线型Halbach永磁体阵列,基于电磁场理论分析,结合瞬态电磁场有限元模型,明确永磁体外部磁场的分布规律,之后分析了永磁电动悬浮系统的电磁特性与系统各参数的关系,最终提出了一种较优的永磁体结构方案.研究表明,永磁体阵列下部磁场呈近似正弦分布,电动悬浮系统低速时以磁...     

车用永磁同步电机径向电磁振动特性

随着转速升高和负载加重,车用高功率密度永磁同步电机的电磁振动和噪声问题逐渐突出,同时电动汽车对机械振动和噪声强度的限制却更加严格.针对这一问题,建立永磁同步电机沿空问分布的径向力波解析式,从电磁力波角度研究分析永磁同步电机电磁振动成因,并分析其分布规律以及电磁振动相关的影响因素.同时,进行两种实验样机的机械有限元分析,获取模态振型和频率特征的详细分析数据.最后,对实验样机高速下的振动和噪声特性进行实验测量和数值分析,验证了径向电磁力波解析式以及模态分析结论与实验测试数据频谱特征的一致性.     

Halbach轴向永磁联轴器的分析与优化

为了提升Halbach轴向永磁联轴器永磁体利用率,采用转矩谐波分析与粒子群优化算法对Halbach轴向永磁联轴器进行分析与优化。建立Halbach轴向永磁联轴器的3D有限元模型,推导气隙磁密与转矩的傅里叶级数表达式。在有限元分析和计算的基础上,对气隙谐波次数和端部效应进行分析,发现特定的谐波分量可以有效产生稳定的转矩。为了定量比较和提升转矩性能,对Halbach阵列关键参数进行参数分析,对比多种基于粒子群算法的优化方法,采用数学模型与优化算法相结合的设计优化方法对Halbach轴向永磁联轴器进行优化。在转矩相同的约束下,优化后的Halbach轴向永磁联轴器转矩密度提升7.60%。通过有限元仿真结果验证了转矩谐波分析与粒子群优化方法的有效性。     

潮流能永磁发电机电磁设计与仿真分析

为优化75kW潮流能永磁发电机的磁路结构设计,本文根据技术要求和边界条件,选择合适的电磁拓扑,初步确定电磁结构,然后采用有限元仿真分析软件计算电磁参数,并针对涡流损耗、第二气隙、拉杆环流等问题专题分析。结果表明,采用有限元仿真分析软件计算电磁参数直观、准确,第二气隙、拉杆环流的仿真分析结果为磁路结构的设计提供依据。     

永磁电磁混合Halbach阵列空间磁场三维解析计算及参数分析

针对永磁电动悬浮系统Halbach阵列产生的空间磁场不可控,导致系统受到外界干扰时容易发生振荡而不能快速稳定悬浮,研究一种永磁电磁混合Halbach阵列.通过在永磁体表面缠绕有源常导线圈实现对Halbach阵列空间磁场的调节控制.分别利用解析法和有限元法对永磁电磁混合Halbach阵列空间三维磁场进行计算,并对其线圈参数对空间磁场的影响进行分析.结果显示:随着线圈所占宽度的减小或线圈电流从-6 A/mm2增大到6 A/mm2时,永磁电磁混合Halbach阵列空间磁场幅值均近似线性增大,且越接近于永磁Halbach阵列空间磁场幅值;当通入±6 A/mm2的线圈电流时,在线圈所占宽度为阵列模块宽度的20％及30％情况下,与电流为0时磁场相比,可分别使空间磁场幅值达到±9％和±13％的调节范围.     

含径向通风道的永磁同步发电机电磁有限元分析

在设计含径向通风道的电机时,计算铁心的有效长度需考虑径向通风道对铁心长度的损失,对于异步电机,已经有成熟的数学方法,但对于永磁同步发电机（PMSG）,目前没有成熟的数学方法计算径向通风道对铁心长度的损失。结合ANSYS Maxwell软件的二维静态求解器,提出一种通过计算电机轴向气隙磁密分布的方法,得出计算含径向通风道的PMSG有效铁心长度的方法。仿真数据与试验数据高度吻合,证明了该方法的有效性。     

电磁阻尼器静态气隙磁场的三维仿真分析

针对电磁阻尼器的特殊结构,基于MagNet电磁场分析软件对其进行三维静态电磁场的仿真,充分利用场量采样对气隙磁通密度沿轴向的分布和端部气隙的磁通密度波形进行分析.对比不同模型的磁场仿真结果,重点研究了电磁阻尼器端部对气隙磁通密度的影响,为电磁阻尼器的性能分析、结构设计和动态仿真模型的简化提供了理论依据.     

永磁电磁混合磁浮列车的永磁磁场仿真

磁浮列车的结构参数、磁场分布关系到磁体斥力、效率和可靠性,因此有必要对磁体的整体结构分布、磁极数、磁体厚度、气隙等参数及其构成的磁场进行深入研究。基于磁路设计的基本原理,本文采用MATLAB、ANSYS软件,探讨永磁悬浮电磁导向磁浮列车的磁场分布及其大小的影响因素,分别研究永磁场的二维平面分布和三维立体分布,通过磁场分析、建模,对其磁场进行数值计算。结果表明,采用本文数值仿真方法计算的气隙内磁感应强度及其磁力线分布,为最终确定磁浮列车的稳定悬浮间隙大小提供重要数据。     

Halbach型永磁阵列的磁场分析

以平面电机课题中采用的Halbach阵列为例,采用一种永磁阵列的通用分析方法对磁场进行了解析计算和谐波分析,利用ANSYS对径向和Halbach阵列的磁场进行了仿真和比较,最后用MATLAB对ANSYS的磁场仿真结果进行了谐波分析.计算和仿真结果表明,Halbach阵列具有磁单边特性,且磁场在强侧具有优良的正弦特性.     

改进型Halbach阵列的永磁同步电机分析与设计

针对Halbach永磁阵列具有单边聚磁,提高气隙磁场磁通密度基波幅值和改善磁通密度波形的正弦性的优异特性,研究了一种改进型的Halbach永磁阵列。该阵列结构简单、充磁方便、易于优化,进一步改善了气隙磁通密度的正弦度,提高了磁通密度的基波幅值和反电动势基波幅值、永磁电机效率,降低了转矩脉动。运用标量磁位法对改进型Halbach永磁阵列在电机气隙中产生的磁场进行解析分析,得到了气隙磁通密度和空载反电动势的表达式,并利用Maxwell应力张量法解析电磁转矩;通过设计一台8 kW的电机模型,运用磁场有限元仿真验算该方法的准确性和有效性。     

Halbach阵列永磁电机齿槽转矩分析与计算

为了削弱永磁电机齿槽转矩,提高电机气隙磁密,改善气隙磁场分布,采用分段式Halbach阵列磁体结构,使永磁体获得理想的单边磁场。利用Maxwell软件,建立电机二维有限元分析模型,计算空载时电机的磁力线分布,获得电机气隙磁密和齿槽转矩等电磁特性,并与传统径向充磁磁体电机进行对比分析。研究结果表明,该方法能有效削减齿槽转矩,提高磁密幅值,增强磁密正弦性。     

不等宽不等厚Halbach部分分段永磁同步电机电磁性能解析计算与优化分析

针对高功率密度的永磁同步电机电磁转矩波动和永磁体涡流损耗大的问题,提出一种Halbach部分分段结构,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用单侧部分分段,边界磁极与主磁极不等厚且不等宽,并将其永磁体扩展为两种型式,即Hat型和T型.采用精确子域模型法,将求解域划分为槽身、槽口、气隙以及永磁体四个区域...     

Halbach结构永磁电机优化设计

对自行设计的22.5 kW三相永磁Halbach电机进行研究,建立了其二维有限元模型,通过改变永磁体厚度和Halbach阵列的径向与切向磁体宽度配比,详细分析了其对电机空载及负载时的气隙磁密、反电势、转矩脉动等性能指标的影响,提出永磁电机的优化设计方案。     

Halbach阵列无轴承永磁电机有限元分析

针对气隙磁密对无轴承永磁电机可靠性、转矩脉动及径向悬浮力的影响,提出了Halbach阵列永磁转子结构。从无轴承永磁电机的转子结构出发,对常规面贴式永磁转子和Halbach阵列永磁转子进行了比较分析,并用Ansoft进行了有限元分析,得出了两种不同转子结构的磁力线分布图及气隙磁密波形,分别对两种转子结构的无轴承永磁电机的径向悬浮力与悬浮力绕组电流的关系进行了对比。分析结果表明:Halbach阵列应用在无轴承永磁电机中能显著提高气隙磁密及其正弦特性,增大径向悬浮力。Halbach阵列应用于无轴承永磁电机具有可行性和可靠性。     

Halbach磁齿轮传动永磁同步电机分析研究

为了消除齿轮箱等机械传动系统的噪声,降低机械损耗,提出一种新型Halbach磁齿轮传动永磁同步电机。此电机将磁齿轮与永磁同步电机耦合在一起,永磁体采用分段式Halbach阵列。利用Maxwell软件,建立电机二维有限元分析模型,计算空载时电机的磁场分布,获得电机稳态转矩、空载感应电动势和齿槽转矩等电磁特性,并与传统径向充磁磁齿轮电机进行对比分析。研究结果表明,Halbach磁齿轮传动永磁同步电机具有较好的转矩传输比、较少的感应电动势谐波含量和较小的齿槽转矩等优点,可提高系统工作效率。