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。     

轴对称线圈静磁场的计算与应用

本文研究了包括圆环线圈与螺管线圈在内的轴对称线圈以及圆弧段电流单元所产生的静磁场中矢量磁位与磁通密度的计算，着重讨论了计算中完全椭圆积分与奇点的处理。在此基础上，对０．１５Ｔｅｓｌａ磁共振成像电阻式磁体进行了分析，设计了用于永磁磁共振成像的梯度线圈。     

一种新型Inside-Out核磁共振传感器——三圆柱磁体阵列

介绍了一种新型的inside-out核磁共振传感器。该传感器磁体结构由三个沿轴向磁化的圆柱形永磁体同轴排列而成,结构紧凑。通过调节三个磁体之间的距离,可以在磁体结构外侧建立起径向对称的均匀静态磁场或有恒定梯度的静态磁场B_0,其方向平行于传感器轴向。为了满足射频磁场B_1垂直于静态磁场B_0的要求,射频线圈采用马鞍形结构。传感器直径为2.8cm,长度为6cm,重为200g。该传感器磁体结构简单,且灵敏区域相对其本身尺寸较大。     

皮肤烧伤深度检测的单边核磁共振浅层成像磁体系统

目前临床上烧伤深度判断缺少合适的检测设备和方法,主要由烧伤科医生主观判断,准确率不高。该文设计了一种用于烧伤深度判断的单边核磁共振浅层成像磁体系统,对该磁体系统的单边磁体结构、平面梯度线圈、射频线圈以及射频屏蔽进行了优化设计。采用该磁体系统对橡皮模型和猪皮烧伤模型进行成像实验,获得了两种模型的二维成像。结果表明由该磁体系统获得的图像与橡皮实验模型的形状相似,且图像中不同烧伤深度部分和正常对照部分的信号强度呈鲜明对比,初步证明该文设计的单边磁共振浅层成像磁体系统可用于皮肤烧伤深度的检测。     

3.0T颅脑磁共振主磁体线圈优化设计

为了实现3.0T颅脑磁共振(MRI)的研发突破,对颅脑MRI进行了分析.根据分析结果对主磁体线圈进行了优化,并建立数学模型,进行优化计算.根据计算结果搭建物理模型,进行电磁仿真分析.结果表明,磁场均匀度符合设计要求.因此,提出的主磁体线圈优化设计在结构减小的情况下,具有较高的磁场均匀度.     

高功率密度蒸发冷却ECR离子源磁体线圈研制

针对高功率密度ECR离子源磁体线圈高压水冷系统压力高、运行维护复杂、冷却能力受限等缺点,提出一种采用自循环蒸发冷却技术的ECR离子源磁体线圈。结合ECR离子源磁体线圈布局结构和运行可靠性要求高的特点,设计基于自循环蒸发冷却原理的高功率密度磁体线圈结构型式,该磁体线圈由饼式单元线圈阵列组成,单元线圈间设置垂直冷却通道,蒸发冷却介质在线圈热量的驱动下沿垂直通道自动流动。按照LECR-DRAGON磁体线圈的参数指标,建立蒸发冷却磁体线圈验证模型,实验结果表明,饼式单元线圈配合垂直冷却通道设计的磁体线圈结构,能够实现窗口电流密度12A/mm~2的负荷要求,并保持长期稳定可靠运行,满足工程实用的需要。     

中子扩散实验用NbTi超导磁体

本文介绍用于中子扩散实验的、由两个非对称螺管线圈组成的超导磁体的设计、制造和实验工作。作者用多种计算机程序对该磁体进行了计算分析。实验结果表明,磁体性能完全满足用户的要求。     

磁场梯度线线圈的设计

本文指出磁场梯度线圈设计中的常见错误，并列出正确的设计步骤。以双绕组（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ）线圈为例，得到梯度线圈的尺寸条件为，它完全不同于均匀磁场线圈的尺寸条件Ｌ＝Ｒ；磁场表达式为。类似的设计思想及步骤可用于其它多绕组线圈系统。     

国外蓄电池文献摘要

本专利叙述用感应加热的方法来干燥蓄电池极板,使极板通过装有线圈的隧道,该线圈产生的磁场垂直于极板表面,线圈长度等于极板宽度。当50～2000赫芝     

磁流体发电超导磁体的磁场与应力分析

大型MHD磁体是由鞍型超导线圈、不锈钢芯筒、玻璃钢填充体、层间绝缘绑扎带和扁钢带等组成的非均匀不连续体。本文针对二维简化模型,用有限元边界元耦合方法计算了二维磁场,得到了磁体力的分布。然后对磁体进行了有限元应力分析,考虑了层间的周向滑移和径向分离。所得结果对磁体设计具有实际意义,该方法对其它强磁体的设计也具有参考价值。     

少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机性能和材料成本研究

稀土永磁同步电机性能优越,但稀土永磁材料价格昂贵导致电机成本增加。因此,提出了一种新型少稀土永磁同步电机,其永磁体采用组合磁极Halbach结构。分析了少稀土组合磁极永磁同步电机的结构特点,并在此基础上,提出了少稀土T型、HAT型和LREH型三种组合磁极Halbach永磁同步电机拓扑结构。从电机空载反电动势、空载齿槽转矩和额定负载电磁转矩等方面分析了三种拓扑结构少稀土永磁同步电机,并与稀土永磁同步电机进行对比分析。在等转矩条件下研究了钕铁硼和铁氧体两种永磁体厚度对少稀土组合磁极永磁同步电机材料成本的影响。对比分析了稀土永磁同步电机和三种少稀土永磁同步电机的材料成本。有限元仿真结果表明LREH型少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机具有更好的转矩性能和更低的材料成本。     

基于磁极分块与转子开槽削弱永磁电机齿槽转矩

为了提高6极72槽永磁直驱风力发电机的运行性能,提出了磁极分块与转子开槽相结合削弱齿槽转矩的方法。根据齿槽转矩的解析式和叠加原理,分析得出磁极分块和转子开辅助槽对削弱齿槽转矩的有效性。基于Maxwell有限元软件分别研究了永磁体的磁极分块、转子开槽对齿槽转矩的影响,给出了最佳的磁极分块数和磁极间隔以及转子辅助槽槽深和开槽位置。通过对比分析优化前后的电机仿真结果可知,该方法使电机的齿槽转矩得到了显著的削弱,同时电机的其他性能符合技术要求。     

Relationship between magnetic poles and characteristics of revolving permanent‐magnet type magnet wheels

The authors earlier proposed a revolving permanent‐magnet type wheel called the “magnet wheel,” which has the functions of both induction repulsive magnetic levitation and thrust. In this paper, the relationship between magnetic poles and lift force or thrust characteristics is examined to investigate the performance. Five types of magnet wheels are discussed in an experimental study and four more types are used in a theoretical study with three‐dimensional numerical analysis. The following parameters are considered: magnetomotive force (mmf) of a permanent magnet; thickness of the magnet in the magnetizing direction; total volume of magnets; fundamental factor; distortion factor of the space mmf distribution of poles; pole pitch; diameter of magnet wheel; mechanical clearance; and thickness and resistivity of conducting plate. The results show the following: 1. The lift force per unit of magnet volume is approximately proportional to the fundamental factor of the space mmf distribution of the poles. A low degree space harmonic mmf is effective in increasing lift force. 2. The driving power per unit of lift force is almost entirely independent of the configuration of the primary member, including pole arrangement and position relative to the secondary conducting plate, respectively, and depends only on the resistance of the conducting plate. 3. In both the “partial‐overlap type” and “tilt type” magnet wheels, many poles with sufficiently large pole pitch are useful. In the tilt type the use of a small tilt angle is desirable. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 128(4): 111–120, 1999     

基于等效磁荷法的永磁电机Halbach阵列磁极磁场分析

基于等效磁荷法推导出永磁电机转子磁极——瓦形磁体在空间的磁场分布。同时用有限元法进行了分析,表明两者之间偏差较小,等效磁荷法满足计算精度要求。进而利用该方法建立了永磁电机的Halbach分布转子磁极静态磁场的模型,通过改变影响转子磁极磁场分布的极弧比和副磁极磁化角度两个因素,得到在不同磁极结构下的转子磁极静态磁场径向分量变化规律:每一极中主磁极空间跨度变大会导致Halbach永磁电机转子磁极静态磁场的径向分量基波幅值变大,而谐波含量先减小后增大;随着副磁极磁化角度变大,转子静态磁场的基波幅值先变大后减小,而谐波含量刚好相反,先减小后变大。     

少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机优化设计

针对稀土永磁同步电机(PMSM)对稀土永磁材料依赖性大的问题,提出一种少稀土组合磁极Halbach PMSM,永磁体采用Halbach充磁方式。阐述了该电机新型转子的磁钢结构,其中主磁极由双层永磁体组成,上层磁钢为钕铁硼永磁材料,下层磁钢为铁氧体永磁材料,辅磁极磁钢也为铁氧体永磁材料。以电磁转矩、转矩脉动和齿槽转矩为优化标准,对电机每极永磁体块数、充磁角度、永磁体材料和永磁体厚度等电机参数进行优化。采用定子斜槽结构降低齿槽转矩。优化后的少稀土组合磁极PMSM在保证转矩性能的情况下,减少了永磁体用量,降低了电机成本。最后通过有限元法分析该电机在空载和额定负载下的特性,验证了该电机设计的合理性。     

径向充磁表贴式正弦磁极电机转矩密度最大化研究

本文提出一种利用三次谐波削极,增加径向充磁表贴式正弦磁极永磁同步电机输出转矩而不增加转矩脉动的方法。根据永磁磁极形状可以将表贴式永磁电机分为弧形永磁磁极和面包形永磁磁极。对于所有极槽配合的径向充磁弧形永磁磁极永磁电机,注入最优三次谐波幅值为基波的1/6;但对于径向充磁面包形永磁磁极永磁电机,最优三次谐波幅值随极对数（P）、永磁体厚度和转子半径而变化,因此现有推导的最优三次谐波解析模型是不准确的,对于面包形永磁磁极永磁电机,此模型是无效的。本文推导了径向充磁面包形表贴式正弦磁极注入最优三次谐波幅值解析模型,可以在不提高转矩脉动的情况下最大程度的提高转矩。最后用有限元验证了模型的准确性。     

削弱永磁电机齿槽转矩的一种新方法

针对永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用产生齿槽转矩,引起电机的振动和噪声,并影响系统的控制精度等问题,提出了通过改变磁极形状来削弱齿槽转矩的新方法。采用有限元分析方法,对不同形状永磁磁极的永磁电机齿槽转矩和磁通进行了分析和比较,并对槽数与极数配合对齿槽转矩的影响进行了研究。研究表明,采用偏心磁极结构可有效地削弱齿槽转矩,而对每极磁通影响较小,本文提出的方法是有效的。     

基于分块永磁磁极的永磁电机齿槽转矩削弱方法

基于齿槽转矩的周期性以及永磁磁极与槽口相对位置的不同对齿槽转矩分布的影响,采用叠加法研究了分块永磁磁极削弱齿槽转矩的方法。该方法无需计算永磁分块导致的复杂的气隙磁通密度分布,而基于不同分块之间与槽口相对位置的变化导致的不同的齿槽转矩的分布,通过合理选择永磁分块数、分块宽度及分块间隔,可使得不同分块产生的齿槽转矩相互抵消,从而有效地削弱齿槽转矩。针对每极整数槽和非整数槽结构,推导得到了永磁分块数、分块宽度以及分块间隔之间关系解析表达式。有限元计算表明,本文得到的确定方法可有效地削弱齿槽转矩。     

五相U型永磁凸极直线电机对比分析

针对直线电机垂直提升系统(LMVHS)无绳化直驱运行,对高容错性、大推力密度的新型直线电机的迫切需求,提出一种五相U型永磁凸极直线电机(FU-PMSPLM),初级设置五相绕组以提高电机容错运行能力,次级永磁体采用U型结构以提高永磁利用率。首先,从降低漏磁角度,分析了U型磁极结构演化机理,并给出电机主要结构参数;其次,采用有限元法对比分析了电机次级永磁体采用U型与Halbach结构的电磁特性,并基于磁动势不变原则,以A相缺相故障为例,与三相U型永磁凸极直线电机(TU-PMSPLM)对比分析了容错性能;最后,制作实验样机并进行实验验证,样机实测与仿真结果基本一致。研究表明,等永磁体用量时,次级采用U型结构较Halbach结构,气隙磁通密度幅值增大13.89%,平均推力提高7.54%,推力波动降低25.07%;FU-PMSPLM较TU-PMSPLM具有更好的缺相运行能力。     

基于磁极参数的表贴式永磁同步电机齿槽转矩研究

齿槽转矩是永磁电机的重要问题之一,削弱齿槽转矩可以减少转矩脉动、降低电磁噪声、提高电机运行稳定性。基于磁极参数对表贴式永磁同步电机(SPMSM)的齿槽转矩进行了研究,基于能量法和傅里叶分解推导了不同永磁体模型下的齿槽转矩公式。研究发现,磁极参数的改变影响永磁体剩磁在气隙中分布和气隙相对磁导率的大小,进而改变齿槽转矩的大小。然后结合有限元方法对不同永磁体模型下的电机齿槽转矩进行了仿真分析,发现削极结构和组合磁极对齿槽转矩削弱明显,并通过有限元方法优化了这2种结构的磁极参数,最后分析对电机其他性能的影响。研究表明,合理地选择永磁体参数可以在确保电机性能的同时显著降低齿槽转矩。