以推力波动抑制为目标的永磁直线电机设计与分析

针对永磁直线电机推力波动对系统性能的影响,采用解析法与磁路法从电磁负荷与气隙长度的选取、极槽配合、绕组设计等方面进行解析分析。并利用Maxwell 2D有限元软件对设计的电机参数及运行性能进行仿真分析,以验证永磁直线电动机解析法与磁路法的合理性。     

基于田口法的内嵌式永磁电动机的优化设计

首先基于传统的电机本体设计方法,获得一台15 kW、102 V的内嵌式永磁电动机的基本设计参数,然后利用基于等效磁路法的RMXPRT软件对该内嵌式永磁电动机的一些重要设计参数进行优选,得到较为理想的参数范围。最后,引入一种新颖的优化方法——田口法,以内嵌式永磁电动机的气隙长度、永磁体厚度与宽度、磁桥长度和宽度作为优化变量,以效率和磁钢用量作为优化目标对电机进行优化设计。确定最优方案后将其导入到电磁场有限元分析软件Maxwell进行仿真,以对所设计电机进行合理性分析。优化后效果明显,对实际应用具有一定的指导意义。     

基于最大效率的永磁无刷直流电动机优化设计

以电机的效率最大为优化目标,提出了一种永磁无刷直流电动机的优化设计方法.首先从直流电动机的效率公式出发,求出了无刷直流电动机的最大效率与电机性能的关系,完成电机的初步电磁设计;然后基于等效磁路法用电机设计软件进行电磁核算,等效磁路法的优点就是求解速度快而又不耗费资源;最后应用参数化分析技术对电机进行优化设计.     

盾构刀盘用直驱永磁同步电机的设计

运用场分析和磁路相结合的场路结合法,设计了一款运用于盾构机刀盘驱动系统的直驱永磁同步电动机。该永磁电机采用了多极内置式永磁转子结构,定子采用分数槽绕组的结构设计。采用有限元分析软件Ansys Maxwell和电机热分析软件Motor-CAD对永磁电机进行磁性能仿真分析和热分析,通过与仿真数值的对比分析,试验结果验证了永磁电机设计方案的正确性。     

单相永磁同步电动机的一种研究方法

在单相电力拖动装置中,使用单相永磁同步电动机替代传统的单相异步电动机是发展的必然趋势,然而目前单相永磁同步电动机的相关研究文献较少.本文基于简化的等效磁路、等效电路模型,利用电压迭代法编写出单相永磁同步电动机的设计软件SPPMSM v1.0,该软件的设计结果很好的满足了样机的设计技术要求.然后采用Ansoft公司的Maxwell软件,建立了单相永磁同步电动机(SPPMSM)的系统仿真模型.在所建立的模型基础上,对单相永磁同步电动机的基本特性和运行性能进行了仿真研究.仿真结果可以用来指导这种新型电机的设计.     

基于Ansoft软件设计分析内置式永磁同步电动机

从特种电机要求、电机磁路结构、主要参数的选取等方面介绍了永磁同步电动机的设计方法,并分析了这些参数对电机性能的影响。运用有限元软件Ansoft分析计算永磁同步电动机电磁系数并设计了一种内置式永磁电机。     

永磁同步电动机电抗参数研究

永磁同步电动机电抗参数是电机性能分析和优化设计的重要依据.由于永磁同步电动机转子磁路结构多种多样,与普通同步电机有很大差别,电抗参数用现有计算方法难以计算准确,不仅导致延长研制过程、加大研制费用,而且使设计优化和性能仿真缺乏科学依据.本文利用ANSOFT软件对永磁同步电动机的交、直轴电枢反应电抗参数进行计算,计算结果与试验测试结果吻合较好,在此基础上总结出永磁同步电动机电抗参数的变化规律,为永磁同步电动机设计提供了依据.     

永磁同步电动机电磁场的有限元分析

以一台永磁同步电动机作为分析模型,应用Ansoft公司的Maxwell 2D有限元分析软件对永磁同步电动机的电磁场进行了仿真,结果可以用来指导水磁同步电动机的优化设计。     

单相自起动永磁同步电动机的设计与仿真

采用磁路计算与有限元分析相结合的方法,对单相自起动永磁同步电动机进行了设计和仿真。详细介绍了基于磁路计算和Ansoft有限元分析相结合的电机设计过程及方法,重点介绍了用Ansoft建模,进行空载静磁场有限元分析和负载稳态分析的详细步骤,并且给出了Maxwell2D空载静磁场有限元分析和负载稳态有限元分析的结果。     

基于RMXPRT和MAXWELL的永磁同步电动机优化设计

利用基于磁路法的RMXPRT软件对一款50kW、200V的永磁同步电动机方案进行优选,得到较为理想的电机方案后将其导入到电磁场有限元分析软件MAXWELL进行优化计算.算法选用遗传算法,以永磁同步电动机的极弧系数、极弧偏心距和永磁体厚度作为优化变量,以气隙磁密、齿槽转矩和永磁体面积作为优化目标.优化后效果明显,对实际应...     

基于粒子群优化算法的TMPS-HESM联合仿真设计方法

混合励磁同步电机(HESM)是当前研究热点,其设计方法值得讨论。借助ANSYS RMxprt软件和传统磁路法设计电机定子,再通过ANSYS Maxwell软件设计HESM转子并进行电机参数化建模,进一步建立8极48槽TMPS-HESM的Maxwell&Workbench&Optislong联合仿真模型,最后运用粒子群优化(PSO)算法对电机进行全局多目标优化得到Pareto解集,并使用优劣解距离法(TOPSIS)从解集中客观选取最优设计方案。系统地提出了一种基于PSO的切向聚磁型并联结构混合励磁同步电机(TMPS-HESM)联合仿真设计方法。通过相关有限元仿真试验,验证了电机性能符合设计要求。     

Computer-Aided Design Of A Permanent Magnet Motor

ABSTRACT

Although neodymium-iron-boron (Nd-Fe-B) magnets have high-energy product with suitable magnetic and physical properties for applications in electrical machines, the design of permanent magnet (PM) motors is a complicated problem due to their complex geometries and PM material characteristics. This paper initially compares various PM motor geometries and describes their PM material outlay, armature reaction and mechanical integrity. By the employment of appropriately located air slots to reduce the armature reaction in conjunction with flux enhancement arrangement without detracting from its mechanical integrity, a new rotor geometry for a high-field high-speed PM synchronous motor is proposed. Computer-aided electromagnetic calculation and graphical evaluation are employed for the design and optimization of the proposed PM motor. An idea of ‘computer job delegation’ is proposed and implemented within the computer system to provide full utilization of each computer's capabilities as well as parallel operation of the design and optimization process. The proposed rotor geometry and design philosophy have been implemented to design a 3.2 kW PM synchronous motor.     

低速永磁直线同步电动机电磁场数值计算与分析

简要介绍了一种新型直线电机的结构和原理,用MAGNET软件对具有不同结构的电机的电磁场进行了数值计算。通过计算得出了低速永磁直线同步电机的二维磁场分布和气隙磁密的变化波形。为设计新型低速永磁直线同步电动机提供了一种方法。     

Identification of machine parameters of a synchronous motor

This paper presents a method for estimating the machine parameters of a synchronous motor. The presented method is equally applicable for a wound field synchronous motor, synchronous reluctance motor, or permanent magnet (PM) synchronous motor, both the interior and surface-mount types. The method works particularly well for machines having a significant amount of space harmonics, such as synchronous reluctance and interior PM (IPM) machines, where the harmonics are predominantly the slot harmonics. It is also well suited for surface PM machines operating under saturation, where the harmonics are saturation-induced. The presence of these harmonics makes the parameter identification difficult. Most of the methods presented so far in the literature have failed to properly identify machine parameters in the presence of space harmonics. In this paper, the machine parameters, identified by using a proposed algorithm, are compared with the finite element and the experimental results to demonstrate the effectiveness of the presented method. Both interior PM and surface PM machines are considered.     

基于Maxwell的永磁同步电机特性常数分析

基于磁路法求取电机特性是传统电机设计的一种基本手段。该方法涉及到磁路计算,针对该方法应用在复杂结构或异型结构电机设计时效率较低的问题,本文基于测试发电机法,采用Maxwell 2D和Maxwell circuit editor联合仿真的方法求取外转子永磁同步电机特性常数。样机试验结果表明该方法求取的电机特性常数与真实实验结果基本吻合。反电势常数仿真计算值与磁路法计算值对比,误差小于1%。对于电机性能要求较宽松的设计,可利用该方法代替理论计算求取电机特性,提高电机设计效率。     

圆筒型永磁同步直线电动机气隙磁场分析

气隙磁场是决定直线电动机性能的关键因素。利用有限元软件Ansoft Maxwell2D分析了3种不同动子结构圆筒型永磁直线电动机的气隙磁场。分析比较了3种动子无槽和有槽电动机的气隙磁场特点,分析了结构参数对电动机气隙磁场的影响。分析表明Halbach动子电动机气隙磁场强度较大,轴向磁化动子电动机气隙磁场接近正弦形,而径向磁化动子电动机气隙磁场十分接近矩形。分析结果为圆筒型永磁直线电动机的动子选择和设计提供了依据。     

混合励磁爪极同步电机磁路结构及其调磁性能

在分析轴向/径向磁路混合励磁同步电机磁路与性能优缺点的基础上,提出了四种新结构轴向/径向磁路混合励磁爪极同步电机。详细分析了这四种电机的拓扑结构及磁路,给出相应的磁路图。采用三维有限元技术计算了不同励磁电流时电机气隙磁通。分析与计算结果表明,所提出的四种结构的混合励磁爪极同步电机,均具有较好的调磁性能,其中非对称交错永磁电机的弱磁和增磁性能最好,可满足宽调速同步电动机的需要。     

三段Halbach磁铁阵列永磁同步电机铁心的优化设计

Halbach磁铁阵列和集中绕组的分数槽绕组应用于永磁同步电机可提高输出转矩并降低转矩波动,满足伺服系统快速性和高精确度的要求,但需要对电机铁心进行再设计。依据Halbach磁铁阵列的理论建立了每极三段Halbach磁铁阵列永磁同步电机磁场的模型,并分析了气隙磁场特点,提出采用集中绕组的分数槽绕组削弱齿谐波。分析电机铁心的结构特点,确定多个关键尺寸为设计变量,以一定电流的最大转矩平均值和最小转矩波动为主要优化目标,采用Taguchi方法简化优化设计的计算,并建立了双层的优化模型。以一台8极9槽的伺服电动机为例,采用有限元计算,阐述了每极三段Halbach磁铁阵列永磁电机多变量、多目标的优化过程。     

Prediction of the electromagnetic torque in synchronous machines through Maxwell stress harmonic filter (HFT) method

For the calculation of torque in synchronous motors a local method is analysed, based on the Maxwell stress theory and the filtered contributions due to the harmonics of the magnetic vector potential in the motor air-gap. By considering the space fundamental field only, the method can efficiently estimate the average synchronous torque for a variety or motor topologies, including concentrated winding designs. This approach employs an analytical filter for the Maxwell stress tensor and `frozen permeability' technique. The proposed method is validated by comparison with FE results for several synchronous motor types: interior permanent magnet motors, wound field motor, synchronous reluctance motor.