永磁体参数对双定子球形电机磁场影响的研究

永磁球形电动机采用不同的永磁体结构参数,对电机的电磁场会产生一定的影响。论文提出一种新型双定子永磁球形电动机,建立不同的永磁体参数的电机模型,对比分析不同参数的永磁体结构对电机电磁场的影响。利用三维有限元法分别对电机内外磁场进行建模分析,得到了气隙磁通密度径向分量分布数据。同时,针对永磁体的结构参数进行了静磁场磁通密度和磁场分布计算,建立了球坐标系下永磁体磁场有限元求解模型,进行对比分析。理论分析和实验结果表明了所设计结构的有效性,文中对转子永磁体的磁通密度进行了测试,与仿真计算结果一致。     

宽调速可控磁通永磁同步电机磁路设计和有限元分析

提出了一种内置混合式转子可控磁通永磁同步电机,是真正意义上的宽调速电机.其径向永磁体采用剩磁密度和矫顽力都很高的钕铁硼,而切向永磁体采用剩磁密度高但矫顽力却很低的铝镍钴.通过定子直轴电流矢量脉冲控制铝镍钴的磁化方向和强弱,使钕铁硼产生的磁通部分穿过气隙,部分被铝镍钴在转子内部旁路,使永磁气隙主磁通受控.给出了永磁体尺寸和磁路结构尺寸的选取原则,特别是将交轴磁路磁阻设计的较大,交轴电感较小时,弱磁效果会更好,还能减少电枢反应对永磁气隙主磁通的影响.对两种极端磁化状况下模型电机内部磁场的分布进行了有限元分析,说明所提出的设想是可行的.     

新概念永磁电机--记忆电机的设计研究

研究了记忆电机的设计方法,分析了记忆电机的磁场分布特点.分析发现,当电机的其他尺寸一定时,永磁体的极弧系数对气隙磁密幅值的影响比径向长度的影响明显,永磁体靠近轴侧的一定范围内磁密为零,因此记忆电机的永磁体存在一个有效径向长度.     

梯形永磁体盘式无铁心电机的设计与研究

针对永磁盘式无铁心同步电机的轴向磁场结构,在现有Halbach永磁阵列的基础上,提出一种梯形结构永磁体阵列。详细阐述该电机的结构与优点,利用有限元方法研究了不同梯形结构永磁体阵列对气隙磁密的影响,根据气隙磁场中的谐波含量及空载反电势畸变率选取最优转子结构。该结构在保证与传统结构永磁体材料用量相当的前提下,有效提高气隙磁密的基波,降低谐波含量。由于轴向磁场结构的特殊性,给出该电机的设计规则,如磁极尺寸和导体占空比的确定。计算了电机在负载工况下不同定子电流对交直轴电感的影响,为该类电机的设计提供了一定的参考价值。     

内置混合式可控磁通永磁同步电机有限元分析

提出一种转子内同时放置钕铁硼和铝镍钴两种永磁体的内置混合式转子磁路结构的可控磁通永磁同步电机。它充分利用钕铁硼剩磁密度和矫顽力都很高,铝镍钴剩磁密度很高而矫顽力很低的特点,使两种永磁体在磁性能上合理配合。通过控制直轴电流矢量脉冲的幅值和方向来控制铝镍钴的磁化强弱和方向,使气隙永磁磁通受控,实现宽范围弱磁调速。介绍了电机工作原理,进行了电磁场有限元分析,给出了不同磁化状况下电机磁场分布图及气隙磁场曲线,指出了增加交轴磁阻的必要性,总结出永磁体尺寸对电机弱磁倍数影响的变化规律。     

基于转子永磁体磁场定向的无刷直流电机转矩脉动抑制

无刷直流电机由于非正弦的主磁场分布和反电动势波形,在方波电流驱动下产生较大转矩脉动。为此提出一种基于转子永磁体磁场定向的转矩脉动抑制方法。首先,通过分析无刷直流电机转子永磁体磁场定向dq同步旋转坐标系下的等效模型,得出该坐标系下d轴电枢反应和电磁转矩各自取决于dq轴电流的结果;其次,给出了以变换前后绕组产生的d轴电枢反应和电磁转矩不变为原则的三相电流和dq轴电流之间变换方法;最后,利用该变换方法,得到所需dq轴电流对应的三相电流,并对该电流进行闭环控制,进而实现无助磁和去磁的瞬时恒定转矩控制。所提方法通过Matlab仿真和DSP实验验证了其可行性和有效性。     

复合转子异步起动永磁同步电动机起动过程中永磁体退磁的研究

复合转子异步起动永磁同步电动机是一种新型的永磁同步电机,它利用实心转子的涡流和铜导条实现自起动能力。为研究其起动过程中永磁体的退磁情况,建立了计及涡流、饱和等因素的有限元模型,分析该种电机起动过程中电机结构参数、起动条件对永磁体最小工作点及平均工作点的影响,并对起动过程中的永磁体退磁规律进行分析。研究发现永磁体的最小工作点与合成磁动势位置有关,当永磁体磁场与定转子合成磁场的夹角为110°、240°左右时,永磁体局部退磁风险大;最大去磁工作点出现在低转速,而不像普通异步起动永磁同步电动机那样出现在接近同步速。合成磁动势直轴分量能够反映永磁体去磁磁场的强弱,负载越重,永磁体的最大去磁平均工作点越低,对应的转速越接近同步速,出现最严重去磁的概率越大。     

一种多自由度电机三维磁场分析及永磁体设计

在简述永磁球形多自由度电机的优越性能的基础上,针对一种新型永磁球形多自由度电机提出了4种永磁转子设计方案,对每一种永磁体结构进行了静磁场磁通密度模值和磁场分布计算,建立了球坐标下永磁体磁场解析求解模型,进行对比分析.同时基于三维有限元软件,对各种永磁转子结构的球形多自由度电机转矩特性进行了计算和仿真.设计制备了5个圆柱体组合结构的钕铁硼永磁转子来代替球形结构,制作了模型样机.理论分析和实验结果表明了所设计结构的有效性,转子易于实现三自由度偏转运动,并对转子永磁体的受力进行了测试,与仿真计算结果一致.     

基于等效电流模型的永磁多自由度电机位置检测方法的研究

提出了一种新的永磁体磁场建模方法及三自由度电机转子的位置检测方法。根据分子环流假说和毕奥-萨伐尔定律将圆鼓形永磁体等效为相应的电流模型,从而得到永磁体的静磁场,再经过一定的坐标变换,将静磁场变为运动的旋转磁场,并通过一组霍尔传感器获得永磁体的实时位置。通过对永磁体的磁场建模进行仿真验证,并且与多项式近似法进行误差的对比,从而验证方法的可靠性。     

低惯量稀土永磁交流伺服电机磁场分析

本文首先通过解析法分析计算了稀土永磁杯形转子、双定子电机的空载气隙磁场,并导出了计算极弧系数αδ、永磁体极间漏磁系数k_σ和磁场波形系数k_b的计算公式。然后又用有限元法进行了空载磁场和负载时交直轴电枢反应磁场的数值计算。最后将计算结果与实验数据相比较,计算与实测一致。本文对高转矩低惯量电机设计有实用价值。     

异步启动永磁同步电动机永磁体尺寸的估算

永磁体的形状与所选择的磁极结构有关,对于内置式结构,永磁体形状为矩形。异步启动永磁同步电动机的磁路结构通常选用内置串联式结构,两个磁极的永磁体串联。此时,磁路的磁动势为它们的和,而提供磁通的面积为一块永磁体的面积。等于永磁体轴向长度与永磁体宽度的乘积。永磁体的体积则取决于磁场强度H磁密B的乘积。其数值等于永磁体面积与其磁化方向长度的乘积。     

高精度TMR加速度计中圆柱磁体空间磁场线性区间的计算与仿真

基于高灵敏隧道磁电阻的高精度加速度计中,圆柱磁体数学模型的确定和探寻磁体空间磁场分量线性分布区间是实现加速度高精度测量的关键。针对这个问题,采用磁体空间磁场分布的理论解析计算方法,对磁体空间磁场的分布进行了矢量分解,重点分析计算了磁体外空间磁场的线性分布范围。采用MATLAB软件,获得了磁场各分量在轴向和径向上的变化规律,找出了线性分布的最佳空间位置,并运用COMSOL软件进行验证。依据计算结果,总结出了磁体空间磁场分量的线性区间宽度、径向分量最大值、灵敏度这三者与磁体尺寸、磁化强度、空间位置之间的变化关系,为高精度隧道磁电阻加速度计的设计提供理论依据。     

圆筒型Halbach永磁直线发电机磁场结构的优化

为了提高永磁发电机的发电功率和永磁体的利用率,提出了一种新型的用于海浪发电的圆筒型Halbach永磁直线发电机。该发电机内的电磁场具有轴对称性,故将其三维电磁场简化为二维场进行分析,建立了二维有限元方程。应用ANSYS软件对使用常规永磁阵列与Halbach永磁阵列时发电机的气隙磁场进行了比较,也对Halbach永磁阵列中相邻永磁体块的磁化角度差δm分别为45°、60°、90°时发电机的气隙磁场进行了比较,得出了结果较优的方案,结果可靠。     

轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗减小方法对比研究

减少轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗的方法主要有：减小定子槽开口宽度、增大气隙长度、永磁体分块、使用屏蔽层和磁性槽楔等。基于轴向磁场电机的简化二维分析模型,分析了减小定子槽开口宽度和增大气隙长度、使用屏蔽层和磁性槽楔降低空载涡流损耗的效果。通过三维电磁场仿真,研究了永磁体不同分块方式对减少空载涡流损耗的效果。研究结果表明,减小定子槽开口宽度的效果最佳;虽然增加气隙长度可以显著减小涡流损耗,但永磁体用量迅速增加;永磁体分块减小涡流效果较好,且周向分块方式最好;屏蔽层起反作用;使用分段磁性槽楔效果比减小定子槽开口宽度稍微差一点,但加工难度要低些。     

低速永磁直线同步电动机电磁场分析

在合理假设的基础上提出了低速永磁直线同步电动机的物理模型;通过引入电流层概念和对永磁体进行等效处理,建立了电机五层线性统一分析模型,对其电磁场进行了分析。分析有助于对该类电机理论的进一步研究。     

高压永磁同步电动机永磁体隔热分析

针对钕铁硼永磁体的居里温度点低,温度特性差等缺点,以315 kW、6 kV永磁同步电动机为例,分析了永磁体的温升情况.根据传热学原理,建立了样机转子的三维物理模型和数学模型,采用三维有限元方法对样机转子温度场进行计算,求解得到了实心转子永磁体的温度分布情况.考虑到永磁电机主要关心永磁体的温度,提出了在永磁体四周加隔热材料的方法,着重分析了永磁体周围隔热材料的作用.比较了永磁体上加隔热材料的几种情况下永磁体、起动笼条和电机整体温度的分布趋势.此方法为降低永磁电机永磁体温度提供了解决的途径,为以后永磁电机的设计提供了一定的理论依据.     

高频非晶合金轴向磁通永磁电机温度场计算

高频非晶合金轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗分布不均,所以在电机温度场计算时不能简单地给永磁体赋一个平均生热率,需要根据永磁体不同位置的涡流损耗密度赋相应的生热率。本文将永磁体分成多块,利用有限元分别计算每块永磁体上的涡流损耗大小,给出了永磁体的不同位置涡流损耗分布规律。根据涡流损耗分布规律,改进了的永磁体分块原则,提高了电机温升计算效率。最后,利用有限体积法对考虑涡流损耗分布和未考虑涡流损耗分布两种情况下电机的温升分别进行了计算,结果显示,考虑涡流损耗分布计算出的电机温升结果更接近实测值。     

表面电机气隙磁密的分析计算

提出了计算表面电机气隙磁通量密度分布的分析方法.建立了表面电机磁场的分析模型,给出了磁标量位的拉普拉斯方程及一系列边界条件.用分离变量法获得了永磁体在气隙中产生的磁场强度和磁通量密度的分析表达式.将分析结果与试验结果进行对比,证明了分析方法的正确性,为进行表面电机对比研究、优化设计和机械动力学建模提供了基础.     

磁力耦合联轴器三维传递转矩及特性参数分析

针对传统二维方法因忽略端面效应导致磁力耦合联轴器传递转矩计算不精确问题,借助单对永磁体传递转矩的库伦表达,建立具有多对弧形永磁体结构的磁力联轴器三维转矩解析模型,通过与三维有限元模型磁场分析对比验证了该模型可行性。对磁力耦合联轴器转矩特性参数包括:磁极对数、转子厚度、磁体轴向长度、节距比等对传递转矩的影响进行了分析,研究结果表明:合理选择磁极对数并适当减小气隙厚度有利于增加传递转矩;传递转矩随内、外转子厚度的增加而变大,但变化率逐渐减小;当转子轴向长度大于径向长度时,漏磁现象显著减小;选择合适的节距比有利于提高永磁材料的利用率。提出的磁力耦合联轴器三维转矩模型可为联轴器的结构设计与优化提供理论指导。