两种双边Halbach阵列永磁涡流制动特性对比研究

为克服单边永磁涡流制动法向力,提升制动性能,研究了两种双边Halbach阵列永磁涡流制动特性。利用电磁理论建立空间磁场方程,推导出两种系统各自的制动力解析表达式,并搭建相应的有限元模型验证其解析解的正确性。对比了两种双边Halbach阵列永磁涡流制动方案的制动力,得到低速段时方案1制动力接近方案2制动力的2倍。最后,分析了永磁体长度、高度、气隙、导体板电导率及厚度对方案1制动性能的影响。分析结果表明：为取得最大制动效率,永磁体长高比应为1.2;为避免产生影响系统稳定运行的法向力,上下部气隙应相等;导体板电导率变化不影响最大制动力,但其对应的速度会随其的增大而减小;导体板厚度的变化会同时改变最大制动力及其对应的速度。     

基于Halbach永磁体阵列的无人机电磁弹射器双边型涡流制动

为了提升无人机电磁弹射器的机动性,末段用于制动弹射台的轨道长度必须受到限制,而制动性能又不受影响,提出了一种基于Halbach永磁体阵列的双边型涡流制动装置。利用二维电磁场分析模型,建立了涡流制动力解析式,确立了永磁体及其相关部件的尺寸;针对Halbach阵列的不同组合排列方式,通过仿真对比,确定了旋转30°Halbach阵列组合方式提供的制动力最大。     

电磁飞机弹射系统永磁涡流制动装置的分析与设计

针对电磁飞机弹射系统制动的特点,设计了一种永磁涡流制动装置.对涡流制动力的理论公式进行了推导,将理论推导结果和有限元仿真仿真结果进行了对比,验证了理论推导结果的可用性.以理论公式和有限元仿真结果为支撑,对制动装置的永磁体阵列进行了优化,为永磁涡流制动系统的设计提供参考.     

永磁直线同步电动机Halbach阵列磁场分析

直线电动机的气隙磁场是决定其性能的关键因素.针对平板动磁式永磁直线同步电动机(PMLSM),采用Halbach磁体阵列来提高气隙磁场的正弦性.给出了Halbach阵列磁体排列方式及磁化规律;利用有限元法对Halbach磁体结构与常规磁体结构的永磁直线同步电动机进行比较,分析了磁通密度在平均气隙及轭部的分布情况;在此基础上提出了一种基于Halbach阵列的改进的磁体排列方案,并分析了此方案对电机气隙磁密的影响,得出了一些有用的结论.     

Halbach结构在永磁交流伺服电机中的应用

由正弦波电流驱动的永磁交流伺服电机,因其优良的性能被广泛应用于航空、航天、船舶和军工等领域。而独特的Halbach磁体阵列结构因其特有的充磁方式,具有磁场分布正弦性好、气隙磁密幅值高等优点。为进一步提升永磁交流伺服电机的性能,给出了两类Halbach磁体磁感应强度解析式,分析了Halbach结构在永磁交流伺服电机中的应用及该结构电磁特点,并通过有限元仿真对比研究了平行充磁Halbach结构、径向充磁Halbach结构、常规平行充磁结构与常规径向充磁结构电机的气隙磁场与输出转矩。最后通过搭建实验测试平台验证了仿真的准确性。     

超高速磁浮涡流装置制动力的解析分析

涡流制动系统对于磁悬浮列车安全运行至关重要。该文采用子域法解析得到速度(包括超高速)、励磁电流、气隙长度、感应板厚度和电导率等参数与涡流制动力之间的解析式。在二维坐标系下建立解析模型,以磁矢位为求解变量,在解析模型各个子域内列写泊松方程,并结合各子域之间的边界条件求得气隙内的磁通密度表达式,进而得到涡流装置所受涡流制动力的表达式。利用有限元仿真证明了解析计算的正确性,并探究超高速下磁浮列车应用涡流制动系统的可行性。使用解析计算对涡流制动力进行参数分析,得到优化超高速涡流制动系统的方法。相比于仿真分析,解析计算能够反映涡流制动力产生机理并具有节省计算时间的优点。     

Halbach永磁伺服电机结构研究及优化设计

在分析Halbach电机结构及磁场特性的基础上,对三种Halbach结构永磁伺服电机性能进行了对比研究,并对极间隔断Halbach永磁伺服电机在气隙长度、磁体厚度、磁体块数、磁极配比对径向气隙磁场的影响进行研究,以找出结构尺寸对电机性能影响的一般规律。提出了两种新型Halbach电机改进结构,并对性能进行了仿真研究,最后确定了优化的Halbach电机结构。     

一种用于真空管道高速磁浮的涡流制动装置分析与设计

该文研究一种适用于超高速磁浮列车的涡流制动装置,该装置由双边Halbach阵列和制动轨组成。基于二阶矢量磁位(second order vector potential,SOVP),提出该装置的三维解析模型,推导制动力的计算式。通过旋转实验平台对解析法进行验证,解析法与实验测试结果平均相对误差约为10%。在此基础上,利用所得制动力计算式,在300～1000km/h速度区间研究永磁体排列方式、制动轨厚度以及极距等不同参数对制动力和制动效率的影响,给出适用于此区间的设计参数。最后,在相同参数下,对比分析该装置与现有技术的制动特性,在制动效率相当的情况下,该装置的制动力约为现有技术的1.8倍。该装置能产生的制动力密度为约为21.4kN/m,最大减速度约为10.7m/s2。     

直线感应式轨道涡流制动器的结构设计及制动性能研究

研究了一种直线感应式的轨道涡流制动器,该制动器不同于传统的直流励磁涡流制动器和永磁涡流制动器,而是以三相交流励磁来产生气隙磁场;相较直流励磁和永磁涡流制动器来说,其有着制动力平稳,低速仍有较高制动力的优点。本文详细介绍了直线感应式轨道涡流制动器的基本原理以及基本结构,并通过有限元法对影响该制动器制动性能的电磁参数以及机械参数,比如运行速度、气隙大小、励磁电流、励磁频率等进行了相应的仿真计算,为轨道涡流制动器的研究提供了参考价值。     

一种新型的旋转磁制冷机用永磁磁体系统及其磁场和涡流分析

为了克服现有的Halbach中空圆柱形磁场源为基础的"C"型结构的旋转磁制冷机永磁磁体系统,其旋转部分未被封闭在磁体之内和磁化场在转轮上产生单边磁拉力等缺点,提出一种用于旋转磁制冷机的高场强永磁磁体系统。该系统定子包括中空柱形永磁磁体和导磁极靴,转子包括转轴、导磁铁心和磁工质。本文采用有限元法分析和计算这种新型的永磁磁体系统所产生的磁化场的分布、磁工质中的涡流分布和涡流损耗,以及转子受到的电磁转矩。     

磁体结构尺寸对Halbach阵列的影响

基于Halbach磁体阵列结构的内转子永磁电机的基本模型,比较了Halbach磁体结构与普通磁极结构的永磁电机,分析了Halbach磁体结构的气隙磁密分布,得出磁体结构的气隙磁密、磁通随永磁体的厚度的变化规律,总结出Halbach阵列具有磁单边特性,且在强侧具有良好的正弦特性。     

应用新型Halbach阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机性能分析

本文针对定子为印刷线路板（printed circuit board,PCB）结构的轴向磁通永磁电机的特点,将一种新型的Halbach永磁体阵列应用于该永磁电机中,并对其性能参数进行分析。通过与传统Halbach永磁体阵列的无铁心轴向磁通永磁电机相比可知:应用新型Halbach永磁体阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机在相同尺寸及同等永磁体用量条件下,具有更高的气隙磁密及每极磁通,可获得更高的空载反电势,同时有效地降低了漏磁,使得气隙磁密更接近正弦波,电机的整体性能得到了提升。有限元分析结果和样机的对比试验证明了应用新型Halbach永磁体阵列的PCB定子轴向磁通永磁电机的合理性和有效性。为PCB定子轴向磁通永磁电机的设计提供一定的参考。     

转子无铁心永磁电动机的研究与设计

无铁心电动机具有效率高、噪声低等特点,引起了广大学者的关注.本文介绍了所研制的转子无铁心永磁电动机的基本结构和特点,以8极电动机为例分析了Halbach磁体结构的特点和磁场分布,得到了不同磁体结构的气陳磁密的变化情况.通过对气陳磁密的分析得到了空载主磁通计算方法,然后针对无齿槽电机的特点,提出了无槽绕组的设计方法,研究了无铁心永磁电动机的功角特性.最终给出了样机的试验结果.     

异形永磁体圆柱型直线电机的优化设计

为了进一步提高直线电机的推力密度,结合异形永磁体圆柱型直线电机(T-CLM)和传统Halbach结构提出了异形永磁体Halbach阵列圆柱型直线电机(TH-CLM)。建立了异形永磁体Halbach阵列圆柱型直线电机的磁路分析模型,研究了异形永磁体的异形角对电机磁场和推力的影响,得到了推力密度最大时的永磁体角度。对比分析了异形永磁体结构的两种圆柱型直线电机的推力密度,结果表明异形永磁体Halbach阵列圆柱型直线电机增强了电机的气隙磁通密度,具有更高的推力密度,并与传统的圆柱型直线电机进行了比较,验证了异形永磁体结构圆柱型直线电机在推力密度方面具有一定的优势。     

轮毂多盘式无铁心永磁同步电机永磁体结构优化

将不等厚排列技术与90°Halbach阵列以及不等宽排列技术相结合应用到两个外转子磁钢分析,中间盘采用普通磁钢排列,通过改变磁钢排列的厚度及宽度,来进一步提高多盘式无铁心永磁同步电机气隙磁密的基波幅值和波形的正弦性,从而提高电机性能。对16极盘式永磁同步电机进行仿真建模,将"不等宽排列技术+90°Halbach阵列"模型以及其优化模型"不等厚排列技术+90°Halbach阵列+不等宽排列技术"进行静态气隙磁场对比分析。仿真数据表明,"不等厚排列技术+90°Halbach阵列+不等宽排列技术"使得周向磁密波形和切向磁密波形都大为改善,磁场波形更接近于正弦分布特征,其中周向磁密波形畸变率改善了67.02%,气隙周向磁密幅值提高了8.15%。     

基于Halbach分布的磁障耦合永磁轨道交通驱动直线电机的推力分析

直线电机驱动的轨道交通系统因具有结构简单、安全经济、节能环保的突出优势,受到了国内外学者的广泛关注.但如何保证直线电机在大气隙、重负载情况下仍然具有较大的推力,成为目前研究的热点.针对这一问题,将4种Halbach永磁体阵列应用在磁障耦合永磁轨道交通驱动直线电机MBCPMRTDLM(magnetic barrier c...     

基于Halbach阵列的永磁风力发电机的设计与优化

为提高电机气隙磁密的正弦度以提升电机的性能,将Halbach阵列应用于直驱式外转子永磁同步风力发电机。设计了一台1.2MW直驱式永磁同步风力发电机,通过有限元法对比分析了不同Halbach充磁阵列和传统径向充磁阵列电机的气隙磁密及感应电势波形,仿真结果显示45度Halbach永磁阵列永磁电机的气隙磁密波形和感应电势波形的正弦度最高且谐波含量最低,发电效果最佳。针对45度Halbach阵列永磁同步风力发电机进行了温度场仿真,结果表明,电机不存在局部过热情况,设计的Halbach阵列永磁同步风力发电机能够稳定运行。     

基于Halbach阵列的斥力型磁悬浮模型有限元分析

针对传统斥力型磁悬浮系统永磁部分磁密利用率低、悬浮高度不高、悬浮力小等问题,引入Halbach永磁阵列,对传统模型进行改进,其主要思想是在不改变模型材料与尺寸的前提下,将传统模型底部主磁环设计为Halbach阵列,利用Halbach阵列单边磁场的特点,提高底部主磁环的磁场利用率。分析结果表明,Halbach斥力型磁悬浮模型的磁场分布强度比传统模型大将近2倍;对于相同的悬浮高度,Halbach阵列结构模型的悬浮力明显高于传统模型,悬浮高度越低,二者的差异越大;对于同样重量的悬浮物,Halbach阵列结构可以获得更大的悬浮气隙。研究结果为斥力型磁悬浮模型的结构尺寸优化和悬浮控制提供依据。