圆筒永磁直线同步电机磁场和推力分析

针对轴向磁化圆筒永磁直线同步电机,提出一种基于圆柱坐标的标量磁位分离变量法的磁场解析计算方法,并利用该解析法对无槽电机的气隙磁场分布进行理论分析,得出气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果,并解析计算了电机的推力。利用有限元数值计算法对磁场和推力结果进行验证。结果表明,该电机气隙磁场的两种计算方法的结果误差很小,验证了标量磁位分离变量法解析计算气隙磁场及电磁推力的正确性和实用性。给出实验样机的径向磁场分布实验结果,磁密实测值与计算值一致,用负载传感器对电机额定负载的推力进行了实测,验证了样机分析和设计的正确性。     

径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场和推力解析计算

介绍了一种基于标量磁位分离变量法(圆柱坐标)的径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场解析计算方法。利用该解析法理论分析了无槽电机的气隙磁场,得到了气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果;同时对有槽电机引入了卡特系数并利用许-克变换构造了考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数,得出了径向磁通密度的解析表达式;此外,文中还利用解析法计算了无槽电机的推力;通过有限元数值算法对磁场和推力进行计算,结果表明,该电机气隙磁场及电磁推力的两种计算方法的结果误差很小,验证了解析法的正确性和实用性。最后给出了无槽型实验样机的径向磁场分布以及电机额定负载时的推力实验结果,验证了样机分析和设计的正确性。     

应用数值解析结合法计算旋转电机磁场

采用数值解析结合法计算旋转电机的二维磁场,推导出计及电机极对数时的气隙磁场的解析表达式,并用矢量磁位相等的交界条件连接磁场的数值和解析方程。以一台永磁无刷电机的磁场计算为例,通过与有限元法的计算结果比较,验证了本文方法的正确性和有效性。     

表贴式永磁同步电机永磁体偏心气隙磁场解析

采用分区域的方法对表贴式永磁同步电机磁极偏心的气隙磁场进行推导解析。将求解区域分为永磁体区域、气隙区域、定子槽区域和基于分离变量法利用各区域的边界条件得出相关系数,并在计及永磁体偏心的情况下求解电机气隙磁场。解析模型能够计算电机空载和负载气隙磁场的分布。将解析模型计算结果与有限元分析结果进行对比,发现所建立的解析模型具有较高的准确度。     

双边空心式永磁直线伺服电机的空载磁场分析

针对双边空心式永磁直线伺服电机推力波动受到气隙磁场影响的问题,研究该电机空载气隙磁场的分析求解方法。采用等效磁化强度法对双边空心式永磁直线伺服电机的气隙磁场进行求解,推导出气隙和磁极区域中磁场的解析公式。将解析分析与有限元分析结果进行比较,验证解析法的计算结果的准确性。根据气隙磁密的解析公式,分析了3个主要尺寸——永磁体宽度τm、永磁体高度hm和气隙高度δ对空载气隙磁场的影响。分析表明,永磁体高度hm和气隙高度δ主要影响电机气隙磁场大小,对磁场谐波含量影响较小,而永磁体宽度τm对磁场的大小和谐波含量的影响都很显著。通过对永磁体宽度τm的优化设计,可以有效改善电机气隙磁场分布的正弦性,从而减小电机的推力波动。     

无槽永磁直线同步电动机的磁阻阻力分析

建立无槽式永磁直线同步电动机物理模型和分层解析模型。在此基础上,以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解。以此分析不同电机的磁阻阻力和电磁推力随位置变化。用有限元法验证解析结果,两种方法所得结果吻合较好,表明该解析法行之有效。     

轴向磁通永磁同步电机气隙磁场解析计算

针对双定子单转子表面嵌入式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁场进行了解析研究。建立了气隙磁场的解析模型,将轴向磁通电机等效成直线电机并建立了等效面电流模型来求解空载工况下的气隙磁场。根据电磁场理论中的唯一性定理,给出了满足泊松方程的边界条件,并将分离变量法应用于泊松方程的解析解来计算电机三相定子电枢绕组作用下的气隙磁场。通过将空载下的气隙磁场与电枢绕组作用下的磁场叠加来预测电机负载工况下的气隙磁场。最后用三维有限元仿真计算结果与解析模型的计算结果相比较,证明了解析法可以有效地计算轴向磁通电机的气隙磁场,为轴向磁通永磁同步电机的解析分析和优化设计提供了基本手段。     

电励磁爪极发电机气隙磁场与径向电磁力的解析计算模型

爪极发电机因其特殊的转子结构导致磁场空间分布复杂,通常需要建立三维有限元模型对其进行计算分析。而三维有限元方法计算费时,且不便于分析发电机结构及电磁参数对磁场和电磁力的影响,因此提出一种气隙磁场与电磁力的解析计算模型。首先,考虑定子相电流谐波对气隙磁动势的影响及爪极倒角和定子开槽对气隙磁导的影响,建立气隙磁场的解析模型;在此基础之上,利用麦克斯韦应力张量法建立径向电磁力的解析模型,并依据解析模型对爪极发电机电磁噪声影响最大的36阶电磁力来源进行分析。所建解析模型的计算结果与有限元计算结果吻合,有限元结果得到了样机试验验证,从而说明了解析模型的准确性。     

直线电机不均匀气隙磁场解析计算方法

直线感应电机运行时,其初级和次级之间可能因不平行而形成不均匀气隙,从而造成电机磁场分布变化。对于这种不均匀气隙的电机磁场分布的计算,沿用传统的基于均匀气隙的公式则会使误差增大。为解决此问题,首先基于电磁场理论,提出了一种不均匀气隙直线感应电机磁场的解析计算公式;其次根据直线电机特性对解析公式进行修正;最后将解析公式计算结果与有限元方法计算得到的气隙磁场分布结果进行了对比。对比结果表明,这种考虑了气隙不均匀的解析磁场计算方法相比不考虑气隙不均匀的计算,其平均误差减小50%以上,为直线感应电机的设计和控制效果的提升提供了一种有益的参考。     

外永磁转子爪极电机空载气隙磁场解析计算

由于外永磁转子爪极电机的结构复杂,其空载气隙磁场需通过建立三维模型进行分析,而采用三维有限元方法计算耗时较长且网格剖分对其计算结果影响加大,因此本文提出了一种在极坐标系向建立的空载磁场解析计算模型。通过轴向分段的方法,将该电机三维模型转化为多个二维模型,并给出了相应的的边界条件,利用傅里叶级数变换和分离变量法推导得出了空载气隙磁场的切向和轴向磁通密度,齿槽转矩和空载反电动势的解析式。为了验证解析模型的准确性,将解析计算结果与有限元计算和样机实验测量的结果相比较,结果对比误差较小,验证了解析模型的准确性和可行性。     

无槽永磁直线同步电动机磁场分析

采用等效磁化电流法分析无槽永磁直线同步电动机初、次级的等效电流密度；通过二维解析法和有限元法分析电动机不同气隙时的气隙磁场变化。通过以上两种方法的比较，得出气隙磁场变化的结论，可供研究设计该类电机的人员参考。     

任意加密和变化角度的有限元剖分算法在电励磁双凸极电机上的应用

针对电动车用双凸极永磁电机运用有限元法进行计算时对各个点磁场的特殊要求,采用改进的三角网自动生成算法,使其能对各个区域的三角形的疏密和角度变化灵活的进行控制。通过剖分实例显示,该方法能生成高质量的网格,适应能力强,它已成功的应用于车用外转子双凸极永磁电机的有限元计算,并取得了良好的效果。     

双转子径向永磁电机的设计与有限元分析

介绍了双转子径向永磁电机的基本结构、原理及特性,采用解析法分析了其电感参数的计算,并给出了设计依据,最后利用有限元法对所设计的电机进行了静态磁场的分析和电感计算值的验证。结果表明,双转子径向永磁电机在磁场上可看作由共用定子铁心的两个传统内、外转子永磁电机并联而成,而电感计算则可看作串联,电感的解析值与有限元计算值吻合得较好,证明了电机分析和设计的可行性。     

基于Maxwell的无刷直流电动机有限元分析

利用有限元分析软件麦克斯韦(Maxwell)软件建立无刷直流电动机的二维有限元模型,采用Maxwell 2D进行有限元场计算,并对无刷直流电动机负载时的瞬态电磁场和动态性能进行分析,分析结果表明其设计是可行的.     

轴向充磁圆筒型永磁直线同步电机气隙磁场解析计算

介绍了一种基于许-克变换法的轴向充磁结构圆筒型永磁直线同步电机(TPMLSM)气隙磁场解析计算方法。首先采用许-克变换法计算出无齿槽时电机的气隙磁场;然后利用许-克变换法求取初级铁心开槽时的气隙相对比磁导函数,分析铁心开槽对气隙磁场的影响;最后通过无齿槽时的气隙磁场与有齿槽时的气隙磁场相对比磁导函数得到有齿槽时电机的气隙磁场分布。同时给出了该种充磁结构TPMLSM气隙磁场解析计算表达式,并以1台36/12极槽配合轴向充磁TPMLSM样机进行试验。试验结果证明空载气隙磁场的有限元分析值与解析值较吻合,空载电动势(EMF)计算值、试验测试值、有限元分析值一致。     

Simple nonlinear magnetic analysis for permanent-magnet motors

This paper presents a simple nonlinear magnetic analysis for a surface-mounted permanent-magnet synchronous motor as an assistant design tool of finite-element analysis (FEA). The equivalent magnetic circuit of the motor used in the proposed analysis is composed of the saturable permeance tips in the stator teeth for considering the local magnetic saturation. As a result, the proposed analysis is capable of calculating the flux distribution and the torque characteristics in the presence of magnetic saturation. The effectiveness of the proposed analysis is verified by comparing with three-dimensional (3-D) FEA in terms of the analytical accuracy. The computation time is greatly reduced as short as 1.5 s while the 3-D FEA requires as much as 32 min for the same evaluation.     

无槽嵌入式圆筒型永磁直线电机磁场解析研究

介绍了基于麦克斯韦电磁方程利用分离变量法和许-克变换两种解析方法计算无槽轴向充磁圆筒型永磁直线电机磁场。并把两种解析法和有限元法计算的结果对比,得出了两种方法的可行性,但是利用许-克变换隐函数计算磁场误差更小、结果更准确。该方法物理概念清晰,与有限元法计算复杂、计算过程时间长相比,其计算量仅相当于一般的磁路法,并且容易在计算机上实现。     

基于Ansoft的开关磁阻电机设计和有限元分析

开关磁阻电机作为一种机电一体化电机,其电磁关系较为复杂。首先对开关磁阻电机进行电磁设计,得到了性能曲线;然后利用有限元的方法进行了三维静态磁场和瞬态磁场的分析,得到了开关磁阻电机的静态磁场分布和瞬态响应曲线。为开关磁阻电机的设计、仿真、控制提供了依据。     

Design of pole-change single-phase induction motor for household appliances

This paper deals with the design of a pole-change single-phase induction motor to reduce the harmonic components of the magnetic flux density in the air gap. The harmonics in the magnetic flux density distribution can have a significant detrimental effect on the characteristics of the machine such as crawling. In this paper, the magnetic flux density distribution is analyzed by analytical method and finite-element method. Discrete Fourier transform is used to analyze the harmonics and the characteristics are calculated from the equivalent circuit considering the harmonic components. The winding arrangement for the harmonic reduction is designed from the optimization method and the harmonic reduction of the improved models is verified through the experimental results.