基于场路耦合时步有限元法的永磁同步发电机设计

首先根据传统方法设计了一台永磁同步发电机,然后通过对其等效磁路的分析进行空载气隙磁密和漏磁系数的解析计算,最后再利用场路耦合时步有限元法对所设计电机分别进行空载和额定负载时瞬态磁场的分析和空载时气隙磁密及漏磁系数计算值的验证.结果表明,所设计电机磁场分布合理,各项指标均达到设计要求,且气隙磁密及空载漏磁系数的解析值和有限元计算值也吻合得较好,证明了分析和设计的有效性.     

钕铁硼永磁无刷直流电动机的磁场分析

永磁无刷直流电动机磁场分布的定量确定对电机性能的预测极为重要。文中通过电磁场理论分析精确预测电机各部分磁场分布和气隙磁通密度波形，并研究了磁体化方向，极对数，极弧系数和气隙长度对磁场和气隙磁通密度分布的影响，进行了有限元分析结果与实测值的比较，计算和试验值较吻合     

无轴承永磁电动机有限元分析及结构优化设计

针对无轴承永磁电动机内部磁场复杂、磁路计算时经验参数多、设计计算误差较大等问题,基于AN-SYS对无轴承永磁电动机进行了电磁场有限元分析和结构优化设计,验证了无轴承永磁电动机的悬浮原理和悬浮力模型,分析了永磁体厚度、极弧系数和气隙长度对径向悬浮力的影响,以及极弧系数对气隙磁密畸变率的影响,以获得最大悬浮力和最小气隙磁密畸变率为目标,结合实际情况得出了无轴承永磁电动机的最佳结构参数。     

集磁式OCS磁特性随温度变化的研究

温漂问题是制约集磁式光学电流传感器实用化的瓶颈之一,目前研究集中在光学器件温度特性分析与补偿方面,缺乏对传感头磁特性随温度变化的分析。实际应用中磁导率和气隙长度随温度变化,使气隙磁场强度改变并影响测量准确度,因此有必要对传感头磁特性随温度变化情况进行分析。本文分析了铁磁材料磁滞回线随温度变化的情况,并在J-A模型的基础上建立带温度系数的磁滞模型;提出热膨胀系数和磁致伸缩系数的近似表达式,修正了热膨胀和磁致伸缩对气隙长度的影响;最后建立集磁环附加温度参数和气隙参数的磁滞模型,分析磁特性随温度变化情况。基于该模型提出一种具有稳定温度特性的传感头设计方法,以铁基非晶合金为例进行了仿真和实验验证,二者结果吻合,证明了模型和设计方法的有效性。     

横向磁场直线开关磁阻电机的数学建模

为了建立横向磁场直线开关磁阻电机(transverse flux linear switched reluctance motors,TFLSRM)的解析数学模型,首先分析TFLSRM的结构和磁路特点,建立TFLSRM的磁路等效模型,采用直线磁路和变椭圆系数的椭圆形磁路分割法推导等效磁路的气隙磁导解析式,确定以磁导表示的绕组电感和磁链,建立了推力和法向力的数学模型.有限元分析结果验证了所建数学模型的正确性,利用该模型分析了改变次级极宽和气隙长度对电机推力和法向力的影响,半实物仿真实验结果验证了所建模型的有效性.     

稀土永磁同步电动机气隙磁场的研究

研究稀土永磁同步电动机气隙磁场特点，采用有限元法对典型规格进行仿真计算，求出空载气隙二维磁场的磁密分布曲线，并实测样机的空载气隙磁密和实际波形曲线。讨论了采用气隙隔磁法时，隔磁桥尺寸和气隙长度对永磁同步电动机空载气隙磁场和运行性能的影响。     

轴向磁化永磁微电机转子磁场分析

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,采用有限元方法对双转子电机的磁场进行了仿真计算,得出了轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布.分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响,即随着气隙长度的增加,充磁极数多的转子产生的气隙磁密幅值的减小幅度大于充磁极数少的;随着磁体厚度的增加,气隙磁密为一上升曲线,当磁体厚度达到某一点时,气隙磁密幅值基本为一常数;减小转子直径时,随着磁体厚度的降低,平均半径处气隙磁密幅值的减小幅度越来越不明显,但为不使气隙磁密波形变形严重,永磁转子径向长度需至少大于1.5 mm.分析结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导作用.     

永磁电机漏磁系数的确定

在工程实际中,漏磁系数一般根据永磁产磁极结构凭经验选取,带来了较大的人为误差。为解决这一问题,文中利用电磁场有限元法漏磁场分布进行了分析,提出了单位端部漏磁系数的新概念,并给出了确定漏磁系数的工程实用曲线。     

轴向磁化永磁微电机磁场分析及定转子制作

为研究尺寸效应对轴向磁化永磁电机性能的影响,用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行仿真计算,得出轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布。分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响。采用一体化多极磁化方法和深刻蚀成型电铸工艺分别制作了直径10mm电机的转子永磁体和硅片上的平面定子线圈。     

交错磁极混合励磁电机漏磁系数计算与分析

混合励磁变速恒压风力发电机具有交错磁极转子结构,对整机进行三维电磁场漏磁分析耗费大量时间和计算内存,为此提出一种二维和三维电磁场混合计算方法。将该电机沿轴向分为永磁电机部分和混合励磁电机部分,采用二维电磁场对永磁电机部分进行分析,而对于混合励磁部分则采用三维电磁场进行分析,采用该方法较传统整体三维有限元方法显著提升了分析效率。研究了两部分的磁通分布规律和漏磁路径的差异,并对整机的漏磁系数进行计算,在此基础上研究两部分不同配比情况下的漏磁系数变化规律。最后,采用一台10 kW样机进行空载反电势测试,验证方法求解漏磁系数的准确性,为此类混合励磁电机研究提供理论参考。     

基于Halbach阵列盘式无铁心永磁同步电机优化设计——楔形气隙结构电机

从优化结构角度出发,提出基于Halbach阵列楔形气隙盘式无铁心永磁同步电机,该类电机具有效率高、重量轻、噪声低、结构简单等优点,通过改变气隙结构以进一步提高盘式无铁心永磁同步电机的气隙磁密,达到提高电机性能的目的.利用FEM方法对16极盘式永磁同步电机进行建模,选取不同的空气罩尺寸来分析比较,确定适合的求解域,进而对均匀气隙与楔形气隙两种结构进行了静态气隙磁场分析比较.实验结果表明,样机出力由均匀气隙结构200W提高至楔形气隙结构的250W,效率由91.8%升高到92.4%,功率因数由0.985提高到0.993,优化设计达到了目的.     

混合励磁无刷爪极电机磁场三维有限元分析

提出了一种新结构混合励磁无刷爪极电机。电机的磁场由爪极极面上永磁片、爪极极间永磁片和无刷爪极转子上的电励磁绕组三部分共同建立。采用三维有限元方法对所提出的一台六对极新结构混合励磁无刷爪极电机样机的空载磁场进行了分析,给出了三维有限元分析模型,计算了不同励磁电流时的电机气隙以及铁心中的磁场分布,给出了不同电励磁电流时气隙和转子的磁场分布图。由此证明了通过电励磁电流的调节可方便地改变电机气隙磁密。     

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。     

基于探测线圈的无轴承异步电机气隙磁场测量方法研究

无轴承异步电机悬浮机理决定了转矩绕组和悬浮绕组两种气隙磁场的强耦合关系，而转矩绕组气隙磁场幅值和相位的准确识别又是实现径向悬浮控制的必要条件。文中提出采用探测线圈同时测量两套绕组的气隙磁场幅值和相位，从而避免了因电机参数测量误差或参数变化对悬浮控制性能带来的影响，而且使无轴承异步电机在超高速下运转成为可能。针对探测线圈安装位置的不同，分别详细论述了均匀分布角位置法、典型角位置法和解析法三种气隙磁密测量方法，并作了比较。实验结果验证了所述方法的有效性。     

转子无铁心式直流永磁盘式电机的磁场和解析解分析与优化设计

本文分别采用有限元和近似解析方法对不同结构的转子无铁心式轴向磁场直流永磁盘式电机的磁场进行计算，并以漏磁系数和每极主磁通量为目标函数确定电机的最佳结构尺寸。在此基础上，以电机效率和输出功率为约束进行电机的电磁优化设计，进而设计出无铁心式最薄盘式转子。分析设计方法的实用性和可靠性已由产品抽样试验结果证实。     

实心圆柱式永磁同步电机转子偏心气隙磁场的空间和频率特性

针对两极平行充磁实心圆柱式永磁同步电机(SCPMSM),分析转子偏心对气隙磁场空间和频率特性的影响。通过引入转子静态偏心和动态偏心磁导修正系数,建立了转子偏心气隙磁场的数学模型,分析了空载和负载情形下转子静态偏心以及动态偏心气隙磁场的空间和频率特性。以1台2极12槽SCPMSM为例,对转子偏心气隙磁场特性进行了有限元分析,验证了理论分析的正确性。     

环形气隙中长直载流导线磁场的级数解及应用

本文首先采用分离变量法推导了位于定、转子间均匀环形气除中单根长直载流导线磁场的级数解；然后介绍了应用该级数解计算电机电枢反应磁场、永磁场的方法；最后应用该级数解获得了考虑定、转子曲率影响的均匀气隙电机不饱和主电抗与谐波电抗表达式。比较表明，当电机气隙和定、转子半径可比拟（尤其对于极对数较大的情况）时，考虑与不考虑定、转子曲率两种计算方法给出的不饱和主电抗、谐波电抗之间存在巨大的差异。考虑定、转子曲率时的计算结果更加接近实测结果。     

背绕式有槽永磁同步电机的电磁场解析模型

以1台5 kW背绕式高速永磁同步电机为研究对象,建立其电磁场解析模型。将电磁场求解域划分为气隙子域、永磁体子域、槽口子域和槽子域,求解相应的拉普拉斯方程或泊松方程,解析模型计及电枢反应场、永磁场和定子开槽的影响。计算了该电机的气隙磁密、绕组磁链、绕组反电动势、齿槽转矩和电磁转矩,并将结果与二维有限元法计算结果和试验数据比较,比较结果说明了解析模型的准确性。最后以槽口开度为变量,研究其对气隙磁密分布和齿槽转矩的影响。     

一种凸极式磁阻型球形电机的结构设计

为了提高球形电机的输出转矩,降低控制系统的复杂程度,提出了一种新型磁阻型球形电机。首先,介绍了电机的基本结构和运行原理,建立了电机的数学建模,基于有限元软件使用虚位移法对电机进行建模,确立电机的电感曲线和矩角特性。然后,以输出转矩、气隙磁密及定子轭磁密为目标,针对定转子的结构进行仿真分析。最后,通过计算结果分析了球形电机主要参数对电机性能的影响,完成了磁阻型球形电机的结构设计,验证了所提出的新型结构的有效性。     

Calculation of the electromagnetic parameters of a switchedreluctance motor using an improved FEM-BIEM-application to differentmodels for the torque calculation

This paper expands on a hybrid numerical method coupling the finite element method (FEM) and boundary integral equation method (BIEM), developed to calculate magnetic fields in a switched reluctance motor (SRM). This hybrid approach is a solution to the issues stemming from the small size and odd shape of the SRM airgap, where meshing an FEM grid is difficult. In the past, the stator and rotor FEM domains kept their actual shapes, which resulted in problems with the definition of the unit outward normal vector n&oarr; at the corner points of the SRM poles. Therefore, the normal derivative of the magnetic vector potential, i.e., the tangential component of the flux density, was undefined at these points. In this paper, a new approach with new definitions of the stator and rotor FEM domains is presented. The new concept defines the SRM airgap as a ring in which circular boundaries permit the correct definition of the normal derivative quantities and exploit the natural Neumann condition. The electromagnetic parameters of a 7.5 kW SRM prototype machine were calculated using this new approach. They compare favorably with test data. Phase magnetization characteristics also have good precision and smoothness. These electromagnetic parameters were then used to assess and compare two different SRM models for the calculation of the torque on the motor shaft, the linear trapezoidal model and the nonlinear model. The comparison between the measured torque and the torque as calculated with the two different models shows that the more simple trapezoidal model should be satisfactory in many cases and could, in particular, be used in automated SRM designs