横向磁通永磁直线电机电磁振动特性分析

横向磁通永磁直线电机的电负荷与磁负荷相互解耦，且各相之间相互解耦，易于实现模块化和多相化，因此在石油开采领域有着良好的应用前景。首先，该文基于磁场调制原理，对横向磁通永磁直线电机的径向电磁力波进行了推导计算，得出对径向电磁力波影响最大的因素为轴向气隙磁通密度分量与径向气隙磁通密度分量，在此基础上对径向电磁力波的时空特性与频谱特性进行仿真计算，得出电枢磁通密度对电机径向电磁力波的频谱特性的影响；然后，考虑到电机实际运行中可能出现的次级偏心问题，揭示偏心度的大小对径向电磁力波幅值的影响，并对比不同偏心度下的电机径向磁拉力与轴向磁拉力，定量分析偏心度对不平衡磁拉力的影响；最后，为避免共振，利用有限元软件对电机的初级进行了模态分析与谐响应分析，结果表明低速状态下横向磁通永磁直线电机的额定运行频率较低，不会引起初级的共振，适合用作往复式潜油电泵的驱动电机。     

横向磁通永磁直线电机损耗的研究

针对三维磁场下的横向磁通永磁直线电机定子铁心损耗和永磁体涡流损耗展开研究,百无给出了电机空载时的三维磁场分布图及各点的磁密波形变化规律,分析在匀速运动下速度大小、负载电流大小以及电流超前与滞后控制方式对电机定子铁心损耗的影响;其次给出了横向磁通永磁直线电机三维涡流场的数学模型,通过有限元数值计算分析空载、负载两种情况下涡流损耗随速度的变化规律;最后搭建了电机铁心损耗实验平台,通过样机空载实验与数值计算结果对比,验证铁心损耗数值计算的合理性.     

各向异性横向磁通永磁直线电机穿片漏磁分析

由于磁通三维分布结构特点,横向磁通永磁直线电机(Transverse Flux Permanent Magnet Linear Machine,TFPMLM)存在特殊的穿片漏磁。为提高等效磁路法计算精度,TFPMLM轴向漏磁的准确计算十分必要。本文结合TFPMLM磁通路径特点对穿片漏磁形成机理进行分析,推导轴向叠片各向异性穿片漏磁通解析表达式,并研究穿片漏磁与叠压系数、极弧长等电机参数之间的关系。采用有限元分析和实验验证TFPMLM轴向穿片漏磁计算方法的正确性和准确性。研究结果为横向磁通永磁直线振荡发电机设计提供了理论依据。     

横向磁通永磁电机设计与分析

横向磁通永磁电机定子齿槽和电枢线圈在空间上相互垂直,克服了传统电机齿和槽大小相互制约的矛盾,具有转速低、容错性好和转矩密度高等优势,得到了快速发展。基于独特的定子铁心结构,提出了一种结构较为简单的新型模块化横向磁通永磁电机,有效提高了定子空间利用率。介绍了该电机的结构及运行原理,在此基础上,推导了电机功率尺寸方程,给出了电机初步设计方法。采用三维有限元方法,对横向磁通永磁电机进行电磁分析,给出了空载磁链和空载反电势波形以及定位力矩和最大铁心磁通随不同气隙长度的变化波形。     

横向磁场永磁直线电机结构及电感参数分析

针对目前大多数横向磁场电机存在定子分离元件数较多、结构复杂等不足,在采用脉振磁场理论对横向磁场电机电磁机理进行分析的基础上,提出一种结构简单的横向磁场永磁直线电机.由于在结构中相邻两相绕组存在共槽边,因而带来了各相绕组的耦合问题;为此,分别采用磁路法和三维有限元法对横向磁场永磁直线电机的绕组电感进行计算和分析,通过比较绕组自感和互感的大小对相磁耦合问题进行判断和分析,并制作样机进行实验研究.研究结果表明,提出的横向磁场永磁直线电机结构简单,且各相基本解耦,使控制方法大大简化.     

新型横向磁通永磁电机研究

横向磁通电机以其高转矩密度的优势而得到了发展，但结构复杂也限制了其应用场合。文中采用轴向充磁的永磁体，实现了一种结构相对简单的新型横向磁通永磁电机。为解决电机磁场建模、分析复杂等问题，引入隔磁磁障实现了三维场到二维场的简化。为实现优化设计，对电机关键参数和尺寸进行了合理选取，最后给出了样机电磁方案。分析结果表明，这种新型永磁电机的制造工艺相对简单，适合中小功率低速直接驱动要求。     

自稳定横向磁通磁悬浮直线电机特性研究

采用仿真分析与实验验证相结合的方法研究了横向磁通磁悬浮直线电机的自稳定能力及其电磁力特性。建立横向磁通磁悬浮直线电机三维电磁计算模型,利用有限元软件研究了电机次级电流分布以及电磁轨道几何参数、电气参数对电机性能的影响规律。研制实验验证样机,利用搭建的实验平台,测试在不同励磁电流大小、频率和悬浮气隙的条件下,电机次级所受到的驱动力、悬浮力、导向力的变化情况,并与仿真结果对比,验证有限元仿真模型的有效性与准确性,为横向磁通磁悬浮直线电机在轨道交通等领域的应用提供理论支撑。     

背靠背Ω定子横向磁通永磁直线电机推力波动抑制

基于背靠背Ω定子聚磁动子横向磁通永磁直线电机(back-to-back Ω stator transverse flux permanent magnet linear machine,BBΩ-TFPMLM)前期研究基础,探索其推力波动对运行稳定性和定位精度影响的改善方法。首先,挖掘影响电机定位力的关键参数并对其影响机理进行剖析,提出一种通过旋转力矩来测量直线力的方法。其次,基于田口法和三维有限元分析方法对气隙长度、永磁体厚度、动子齿宽和错极距离进行仿真优化,以得到最优结构参数及电机定位力、推力、反电势曲线。最后,搭建样机实验平台测试优化参数。仿真和实验结果均表明：优化后的电机定位力峰-峰值减小38.3%,推力幅值增大21.1%,反电势幅值增大5.2%,验证了推力波动抑制方法的可行性。     

横向磁场永磁直线电机

介绍了横向磁场永磁直线电机的工作原理,结构特点及其发展状况,概括了其发展前景。     

新型横向磁通永磁电机三维磁路分析

应用磁通管理论对一种新型横向磁通永磁电机定子铁心进行了漏磁阻计算,并针对该电机转子无铁磁材料的特点,提出一种转子永磁体空间磁阻计算方法。应用上述方法,分别对该电机一对极空载磁场和电枢反应磁场进行了3D磁路建模。分别采用磁路分析模型和3D有限元分析对多组结构参数进行了计算对比,并应用样机实验数据对所提模型进行了验证。以上结果均证实了该模型的正确性。     

新型横向磁通热声直线发电机定位力研究

为了实现直线发电机与热声发动机的匹配,使系统运行在谐振状态,以提高热声系统的输出电功,提出一种新型的横向磁通直线发电机结构.通过理论分析得到了该电机的定位力与动子位移的关系,同时分析了气隙宽度、永磁体厚度和永磁体轴向长度等电机结构参数对定位力的影响.有限元仿真和实验验证了理论分析的正确性.     

新型横向磁通永磁电机磁场研究

简要介绍了一种新型横向磁通电机，然后针对该电机进行了空载磁场分析，给出了磁通变化曲线，分析了气隙长度、永磁体宽度对磁场的影响，同时还计算了电机定位力矩。给出了样机实验数据，并与磁场计算结果进行了对比分析，比较结果说明以上方法是有效的。     

新型定子永磁型动铁心式横向磁通直线振荡电机

传统定子永磁型动铁心式横向磁通直线振荡电机因采用定子齿表贴永磁体,其磁通路径为串联结构,因此存在永磁体用量大、材料成本高、维护难度大等缺点,严重阻碍了该类电机的商业化应用。提出一种新型定子永磁型动铁心式横向磁通直线振荡电机,将传统定子齿面表贴的永磁体内嵌于定子轭部。首先对新型拓扑结构及其运行原理进行了详细阐述,建立基于尺寸参数的解析模型;基于体积、铜耗不变的原则,利用所推导的解析模型对其尺寸参数进行了优化,并用有限元法验证了优化结果的准确性;最后比较了新结构与传统结构的主要性能指标。大量结果表明,在相同体积与铜耗的前提下,新结构具有更高的材料利用率和更低的制造、维护成本。     

聚磁式横向磁通永磁直线电机的多目标优化

横向磁通永磁直线电机在磁路结构上较传统直线电机不同,该电机磁力线所在的平面垂直于其运动方向,解决了齿和槽在空间上竞争同一个平面的问题,实现了电负荷与磁负荷的解耦,可以在一定范围内通过提高磁能变化率来提高出力,在低速大推力领域具有广阔的应用前景.首先,该文提出一种新型动子三面墙聚磁式结构的横向磁通永磁直线电机,并介绍其工...     

新型横向磁通永磁电机双闭环控制

本文以一种新型横向磁通永磁电机为控制对象,设计了速度和电流双闭环控制系统以改善电机调速性能和稳定性。并针对换相过程长的问题,辅以提前换相手段来增大转矩电流比,提高电机运行效率。仿真和实验结果表明该控制系统能明显改善电机的运行性能。     

新型双定子横向磁通直线振荡电机

现有圆筒型非横向磁通式直线振荡电机因铁心冲片叠装困难、动磁式永磁体支架性能要求高及行程短限制了其在低成本及高控制性能要求领域中的应用。该文提出的新型双定子横向磁通直线振荡电机克服了这些缺点，适用于冰箱、空气压缩机等民用产品。建立线性数学模型及准二维有限元模型，求出了力与电流的正比关系式，理论分析结果与实验结果相符。通过三组实测的振幅、电流与频率间变化曲线分析了电机实际振动频率与弹簧弹性系数的关系及系统的共振频率。     

圆筒型横向磁通永磁直线电动机推力波动分析

以减小圆筒型横向磁通永磁直线电动机推力波动为主要目标,分别从定位力和波动力两方面展开研究。提出单相三维有限元法与傅里叶变换相结合的方法计算电机的定位力,在保证计算准确度的前提下,有效地缩短了定位力的计算时间。分析定子单元铁心厚度与极距之比对定位力大小的影响,结果表明通过对定子单元铁心厚度与极距之比的合理选取,可有效地降低电机的定位力。针对波动力的抑制,选择合适的定子单元铁心厚度与极距比、永磁体厚度和永磁体周向极弧系数来减小波动力。     

新型外永磁转子横向磁通爪极电机特性仿真

为了研究具有特殊结构的新型外永磁转子横向磁通爪极电机的运行特性,在对该种电机的结构特点以及运行机理进行分析的基础上,利用有限元分析软件,建立了该种电机的三维电磁场分析仿真模型,仿真得到了该种的电机的气隙磁密波形和电机整体的磁密分布;然后分析了该种电机的空载感应电动势及齿槽转矩的波形;最后用自行开发了外永磁转子横向磁通爪极电机的磁路仿真程序,并对该种电机进行了性能仿真研究,结果表明该种新型结构的横向磁通爪极电机具有良好的运行特性,为该种电机的深入研究打下了技术基础.