表贴式永磁电机三相对称短路失磁研究

用电磁场有限元方法分析不同温度下永磁电机在三相对称短路过程中永磁体局部失磁情况,研究不同程度失磁故障下永磁电机反电势和磁链变化特点,并对电机带故障运行的行为表现和继续失磁的情况进行研究,为相应失磁故障的判定和保护提供一定的依据。     

表贴式轴向磁通永磁电机齿顶漏磁的分析计算

分数槽绕组轴向磁通永磁(AFPM)电机的齿顶漏磁较大。在利用等效磁路计算程序调试电机设计方案时,需要准确计算漏磁系数,而准确计算漏磁系数的前提是准确计算齿顶漏磁系数。根据轴向磁通永磁电机磁通路径的分布特点,针对定子齿和磁极不同的相对位置,给出了不同位置角时的齿顶漏磁解析公式。为了验证解析公式的正确性,以一台电机的设计方案为例,采用解析法和有限元法分别计算漏磁系数,结果表明解析计算结果和有限元计算结果具有较好的一致性。最后给出了齿顶漏磁与电机极数之间的关系,为电机设计和优化提供了参考。     

基于联合仿真的表贴式永磁游标电机性能分析

表贴式永磁游标电机内部电磁参数复杂多变,MATLAB/Simulink不能精确反映不同运行工况下电机的实际电磁性能。将交叉耦合理论应用于表贴式永磁游标电机的磁链、电感和转矩模型的研究中,分析计算了交叉耦合对表贴式永磁游标电机磁链、电感和转矩的影响。基于ANSYS Maxwell、Simplorer及MATLAB/Simulink软件建立了场路联合仿真的电机驱动控制系统模型,测试了电机的驱动性能,并与MATLAB/Simulink定参数仿真结果进行了对比。理论分析和仿真结果表明,因电机内部电磁状态的实时变化,采用联合仿真分析方法的计算结果具有更高的准确性。     

基于等效面电流法表面贴磁圆筒型永磁直线电机磁场研究

气隙磁场是表面贴磁式圆筒型永磁直线电机的重要参数,它对该种电机的推力密度、效率等性能影响很大。通过建立等效面电流模型得出了计算气隙磁场的准确解析公式,再与有限元法计算结果进行对比,得出了该解析法有效的结论。     

基于混合介质网格的表贴式永磁游标电机通用等效磁网络模型

为了更加快速准确地分析表贴式永磁游标电机的电磁特性与参数,提出一种通用等效磁网络模型。该模型的关键在于引入混合介质网格,可将调制齿区域沿周向剖分成相同大小的网格单元,实现对表贴式永磁游标电机调制齿区域的通用建模。同时,此通用等效磁网络模型还确定了定子和气隙的节点连接关系,避免传统等效磁网络模型因瞬态仿真导致的两者节点不规则连接问题,降低仿真误差。此外,考虑到定子极靴存在局部磁饱和现象,文中根据其拓扑结构和磁通密度分布,将定子极靴剖分成3个部分,并细分磁饱和区域,进一步提高模型精度。最后,利用此通用等效磁网络模型计算表贴式永磁游标电机的部分电磁性能,包括气隙磁密,磁链,反电势和转矩,并通过比较计算结果、有限元分析结果以及实验结果的误差,验证所提出模型的有效性和精确性。     

多相分数槽集中绕组表贴式永磁电机谐波电流的确定及其影响

以一台20槽22极的五相分数槽集中绕组表贴式永磁电机为例进行分析。在保持电流有效值不变的前提下,以获得最大平均转矩为目标,采用解析法确定谐波电流分量,并通过有限元法得到验证。此外,对比分析电机在谐波电流注入前后电磁转矩、绕组磁动势、气隙磁密、涡流损耗、径向力波等性能的变化。分析表明,注入谐波电流后电机绕组磁动势出现新的谐波分量(包括低次分量),并导致涡流损耗和最低次径向力波含量增加。分析结果揭示了多相永磁电机设计的重点,为该类电机的设计提供参考。     

高速表贴式永磁电机转子强度分析

永磁转子高速运行时,永磁体难以承受离心力引起的拉应力,因此通常在高速永磁转子外装配合金护套保护永磁体,避免永磁体的损坏。为了保证永磁转子在高转速工况下安全运行,必须对护套与永磁体进行强度计算与校核。针对高速转子细长型结构的特点,基于厚壁圆筒理论,推导了高速永磁转子的应变场、位移场和应力场的解析计算公式,并采用有限元法验证了解析计算的正确性。基于推导的解析公式,分析了静态过盈量、护套厚度、转轴材料特性对高速永磁转子强度的影响,总结了高速永磁转子的机械设计规律。以一台额定功率为15k W、额定转速为30000r/min的高速永磁电机为例,给出了高速永磁转子的强度设计方法,为高速永磁转子的机械设计提供了依据。     

表贴式纺织调速永磁电机频率特性的有限元分析

采用有限元法为纺织机用表贴式调速永磁电机磁场确定边界条件,建立起数学模型,根据约束条件分析计算调速永磁电机的频率特性。有限元计算所得的频率特性与实测值相比较,精度完全能满足工程应用需求,且与异步电动机变频调速相比较,调速永磁电机在低频下具有非常优异的性能。     

表贴式永磁电机偏心磁场计算

本文利用摄动法建立了表贴式永磁电机磁场模型,建立偏心位置坐标系,得到该电机偏心状态下的磁场方程,结合边界条件求解该方程组,最后得到偏心磁密分布以及偏心状态下的反电势分布结果。对该电机搭建实验测试平台,进行反电势测试,证明了该计算过程的有效性。     

真空泵驱动用定子表贴式永磁电机转子热性能分析*

真空泵驱动电机转子不易散热可能导致转子温升过高,其热量传导至轴承会有导致轴承抱死的风险,而损耗是发热的根源,将损耗由转子侧向定子侧转移是创新思路和工程可行措施。定子永磁型电机就是适合这种损耗转移思路的电机结构,虽然其转子侧无永磁体损耗,但是转子铁心仍存在一些损耗,在电机转速和频率较高的情况下更明显。为此,以1.5 kW、9000 r/min的电机为例,对同样外形尺寸的定子表贴式永磁电机（SSPMM）和转子表贴式永磁电机（RSPMM）进行了分析,对比了转子采用不同硅钢片材料时转子侧的损耗,以及两电机转子和轴承的温升、轴承热应力和热形变情况。比较结果表明,SSPMM在较高转速和频率的情况下,当转子侧采用高性能的硅钢片材料时,转子损耗和发热量比RSPMM更小,可降低轴承抱死的风险,提高真空泵长期运行的可靠性。     

永磁电机失磁故障诊断方法综述

失磁故障是永磁电机特有的故障类型,本文分析了永磁电机失磁故障产生的原因,归纳了永磁电机电磁场计算方法,研究了国内外失磁故障诊断方法已取得的成果和发展动态,提出了研究永磁电机失磁故障诊断应注意的问题.     

异步起动永磁同步电机非正常工况退磁分析

为了研究异步起动永磁同步电机非正常工况运行时的退磁磁场对永磁体的影响,通过建立有限元模型,计算分析了包括三相突然短路、缺相运行、过载运行、降电压运行、失步运行和堵转运行6种常见非正常工况运行时定子电流、转速和永磁体工作点磁密的变化。结果表明,起动过程电流均大于非正常工况运行时的冲击电流,直接影响了作用在永磁体上的去磁磁动势,定、转子合成磁动势作用在永磁体上,将使得永磁体工作点磁密最小,退磁风险最大。当电机在同步状态运行时,永磁体工作点磁密为恒定的值;当电机在失步状态运行时,转子导条产生感应电流,定子电流和转子导条电流产生的合成磁场使永磁体工作点磁密做周期性波动。     

基于DSP的永磁电动机自适应电流控制

通过选择切换电流，得到基于滞环控制和预测控制的自适应电流控制器。最后，基于TMS320F240设计和实现了控制系统；实验表明其具有良好的控制性能。     

永磁体分割降低永磁电机涡流损耗的分析和应用

永磁体分割可有效降低表贴式永磁同步电机(SPMSM)永磁体涡流损耗,且对电机性能影响最小。分析了永磁体轴向分割和圆周向分割与永磁体涡流损耗的关系,推导了SPMSM永磁体涡流损耗解析解。影响永磁体涡流损耗的因素,包括气隙磁密、齿谐波频率(转速和槽数)、齿距、永磁体电阻率和永磁体磁导率等。根据分析结果可知,永磁体圆周向分割对降低永磁体涡流损耗起主要作用,并通过试验验证了解析解的准确性。     

电动汽车永磁同步电机失磁故障数学模型的初步研究

以V型磁路结构的8极42 kW内嵌式永磁同步电机为研究模型,分析了单个磁极发生不可逆失磁故障对单槽空载反电动势的具体影响,推导出了任意磁极和任意多个磁极发生不同程度的不可逆失磁故障下单槽的空载反电动势数学模型.该模型简单有效且计算量小,有限元仿真结果验证了该模型是正确的.     

异步起动表面-内置式永磁转子同步电机特性分析及优化

提出一种异步起动表面-内置式永磁转子同步电机(LSSIPMSM),LSSIPMSM通过定子旋转磁场和转子起动铜层间的相互作用产生异步起动转矩。采用解析和有限元法相结合的方法对LSSIPMSM进行性能分析及关键参数优化,研究了起动铜层厚度、永磁体厚度等参数对起动性能和同步运行性能的影响,从而确定最优的铜层厚度和永磁体厚度。建立LSSIPMSM的电磁场有限元模型,分析LSSIPMSM在永磁体不同退磁状况下的起动性能和同步运行性能,并通过三维温度场有限元模型分析了不同退磁状况下的温度场分布。通过仿真结果的对比分析,验证了LSSIPMSM具有较好的动态性能和稳态性能。     

可变磁通永磁记忆电机调磁特性

建立了可变磁通永磁记忆电机永磁体连续去磁和重新充磁的磁化模型,给出了去磁时的回复线方程和充磁时的局部磁滞回线方程,采用有限元法对电机施加不同定子直轴电流时的磁通分布和永磁体内的磁通密度变化进行了分析,据此计算了电机永磁体在不同磁化状态时的气隙磁通密度、相磁链、相反电动势、每极气隙磁通等参数。文中给出了记忆电机连续去磁与充磁的有限元分析流程。设计制作了一台样机进行了实验验证,实验结果与有限元计算结果吻合较好。有限元计算与实验结果同时表明,记忆电机能实现连续近似线性去磁,但增磁特性呈非线性;永磁体的充磁比去磁困难,饱和充磁电流大约是完全去磁电流的4倍。     

具有最大转矩电流比的IPMSM直接转矩控制

为提高内置式永磁同步电机(IPMSM)控制性能,将直接转矩控制(DTC)与最大转矩电流比(MTPA)控制相结合,提出一种具有MTPA的IPMSM DTC方法。该方法采用MTPA控制和多项式插值方法建立了定子磁链与电机输出转矩之间的关系,可根据电机不同运行工况,动态调整定子磁链给定值。实验结果表明,所提控制方法在保持DTC快速动态响应性能的同时,可有效降低定子电流幅值,减小功率损耗,提高驱动系统运行效率。     

基于最大转矩电流比的永磁同步电动机矢量控制

在分析永磁同步电动机数学模型基础上,通过极值原理推导出基于最大转矩电流比控制方法下电磁转矩与d、q轴电流之间的关系式,给出了一种关系式的工程近似求解方法,分析了3次拟合多项式与5次拟合多项式下的拟合特点.分析结果表明5次拟合情况下的电机空载运行电流明显小于3次拟合情况下的电机空载运行电流,有利于降低电机空载运行时的损耗.仿真对比了两种拟合多项式控制下的电机运行状态,仿真结果与理论分析相符.     

永磁汽车起动机研究现状与趋势

在综述永磁汽车起动机研究现状的基础上,指出了永磁汽车起动机研究中存在的问题,并从起动机设计的角度出发,提出了亟待解决的技术问题。