极化磁系统永磁力矩特性曲线形状的分析与研究

电磁吸力（矩）特性与机械反力（矩）特性的最佳配合是电磁继电器产品设计的关键技术，极化磁系统零安匝下的吸合力矩特性（永磁力矩特性）的曲线形状对电磁吸合力矩特性的曲线形状具有较大影响，以往对如何改变永磁力矩特性曲线的形状及如何描述其凹凸程度一直是继电器设计人员难以解决的问题，该文在典型极化磁系统统一数学模型的基础上，将基于能量平衡公式的吸合力矩分解为永磁力矩，极化力矩及电磁力矩，提出了形状因子和形状系数的概念，并采用形状系数描述永磁力矩特性曲线的凹凸程度，分析了磁系统参数及垫片对永磁力矩特性曲线形状的影响，所得的结论对含永磁的电磁继电器产品设计具有一定的指导作用。     

转动式含永磁回路磁系统分类与吸力矩特点分析

转动式含永磁回路磁系统由于体积小、重量轻、功耗低、永磁利用率高等优点被广泛用于星箭与民用电磁继电器中。调节吸力大小,进行电磁系统优化是满足继电器产品性能指标要求的主要途径之一。目前关于含永磁回路磁系统的参数优化大多根据经验与仿真结果进行,缺乏理论依据,优化周期较长。本文从永磁回路作用的角度对含永磁回路磁系统进行分类;基于等效磁路建立含永磁回路磁系统工作气隙磁通与衔铁所受吸力矩计算模型;在此基础上,分别推导两类含永磁回路磁系统的零安匝释放、吸合位置处的吸力矩与零安匝吸力矩特性曲线过零点处的磁间隙表达式,对其特点进行分析。研究结论为继电器电磁系统的总体方案选择、参数优化设计提供理论依据与优化方向。     

极化磁系统极面面积对力矩特性影响的分析与研究

极化磁系统具有体积小、重量轻、功耗低、灵敏度高、动作速度快等优点 ,被广泛应用于国防军事、现代通信、工业自动化等领域中的电磁继电器产品中。典型的极化磁系统主要有四种结构 ,其简化磁路等效数学模型是继电器设计的基础。本文在极化磁系统四种典型结构统一数学模型的基础上 ,建立了基于极面参数的能量平衡力矩公式 ,分析并研究了极面面积参数对永磁力矩零点偏移及吸合力矩特性的影响 ,所得出的结论对极化磁系统参数设计具有重要的指导作用     

极化磁系统判别准则的研究与应用

极化磁系统具有体积小、重量轻、功耗低、灵敏度高、动作速度快等一系列优点，被广泛应用于军用与民用电磁继电器产品中。在实际设计中，由于用户要求多种多样，导致设计出的磁系统结构繁多，而目前尚无判别一个磁系统是否为极化磁系统的准则。该文从永磁结构及其动作特点的角度出发，将极化磁系统归结为4种典型结构；通过对极化磁系统典型结构、等效磁路及数学模型的综合研究，从磁压和磁通的角度分析总结出极化磁系统的判别准则。以该判别准则对一种含永磁磁系统进行分析，判断其是否为极化磁系统。研究结论对含永磁的电磁继电器设计具有一定的指导作用。     

基于三维有限元法的极化磁系统静态吸力特性分析

条形永久磁铁广泛应用于极化继电器中,是构成极化磁系统的主要组成部分.针对沿长度方向充磁的条形永久磁铁其内部磁感应强度分布不均匀的特点,通过对极化磁系统中条形永磁分段建模,应用有限元法实现了某典型桥式极化磁系统的静态吸力特性的计算,进而通过编制APDL程序分析了永磁尺寸参数和交流去磁磁势等关键参数对极化磁系统静态吸力特性的影响.文章所得的结论对极化继电器产品设计具有一定的指导作用.     

恒定干扰磁场下电磁继电器静态特性的有限元分析

电磁继电器作为控制元件被广泛应用于各种电子设备和系统。保证电磁继电器之间及其与系统中其它组件之间的电磁兼容性是系统可靠运行的重要环节之一。该文针对以往电磁继电器生产厂家一直没有给出继电器产品的电磁兼容性指标问题,建立了电磁继电器在不同方向恒定磁场干扰下的矢量磁位有限元数学模型,并采用ANSYS软件分析给出了电磁继电器对空间磁干扰的最敏感方向,研究了该敏感方向下恒定干扰磁场B的大小与继电器静态特性的配合关系的影响规律,研究了干扰磁场对继电器吸合电压、释放电压以及继电器衔铁所受力矩等静态特性参数的影响。为分析和评估电磁继电器及其控制系统耐磁干扰能力,确定电磁继电器的电磁兼容性指标奠定了理论基础。     

基于正交试验设计的极化磁系统参数优化设计方法的研究

永磁继电器是一种在国防军事、现代通信、工业自动化、电力系统继电保护等领域中应用面很广的电子元器件，其极化磁系统的参数优化设计是实现永磁继电器产品可靠性设计的前提工作之一。该文采用六因素三水平多目标的正交试验设计方法，分析并研究了极化磁系统的参数优化设计方法。在永磁继电器产品设计满足输出特性指标要求的前提下，给出了输出特性值受加工工艺分散性影响而波动最小的最佳参数水平组合。     

用磁压模型分析极化磁系统的工作原理

目前，均采用永磁磁通与电磁磁通的叠加原理来分析极化磁系统的工作原理，根据麦克斯韦公式进行电磁力的计算，因而只适用于工作气隙及衔铁行程较小的极化继电器。文章试图用基任意 化磁压数学模型分析工作气隙及衔铁行程较大的极化磁 工作原理，用能量平衡公式计算其电磁力，以便更好地理解用于磁为电器及极化式磁普通电磁式继电器的极化磁系统的工作原理。     

基于ANSYS对磁保持继电器电磁系统的计算

利用ANSYS软件对旋转式磁保持继电器进行建模及网格划分,对磁保持继电器电磁系统的静态特性进行了仿真,计算出了静态的电磁力矩和磁链,绘制出力矩特性曲线,得出磁通密度矢量图。该仿真方法快速准确地验证了继电器电磁系统的合理性,为继电器的优化设计提供了有效手段。     

工频磁场对电磁继电器动态特性影响的三维有限元分析

外部磁场对于电磁继电器动态特性的干扰,是研究继电器电磁兼容性的一个重要内容.本文以典型的拍合式电磁继电器为研究对象,针对其受到工频磁场干扰的情况,采用三维有限元方法建立了仿真模型.通过仿真计算,详细分析了继电器的吸合时间、电磁力矩、吸合速度以及吸合电流随外部工频磁场变化的规律,并定量给出了动态特性的各参数随磁场变化的曲...     

基于JMAG软件的高速永磁电机的研究与设计

基于磁路分析设计法,提出了5kW高速永磁电机的设计方案,并对设计过程中的电机极数、永磁体厚度、绕组节距以及极弧系数进行了优化仿真。通过JMAG软件建模仿真,完成了对高速永磁电机的磁密、磁感线、空负载电动势以及电机转矩的分析,该电磁方案可为高速永磁电机设计与优化分析提供一定的理论依据。     

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。     

9MW海上用半直驱永磁风力发电机电磁特性分析

随着海上用风力发电装机容量的不断增加,大功率永磁风力发电机正成为各国的研发热点。本文针对海上用大功率半直驱永磁风力发电机,进行了电磁设计,并对设计参数进行了详细的分析,包括空载特性、齿槽转矩、负载特性、损耗特性等。同时,针对大功率风力发电机相间突发短故障状态进行了研究,对突发一相短路、两相短路、三相短路下的电压、电流以及永磁体磁场强度等特性进行了分析,保证在突发相间短路下,永磁风力发电机的可靠性。基于以上分析,加工了两台9MW的永磁风力发电机,通过样机的对拖实验对理论分析进行了验证,同时证明了该样机具有良好的电磁特性,为海上用大功率永磁风力发电机的设计与发展提供了有价值的参考。     

轴向磁通永磁电机的设计与优化

本文根据一款家用乘用车的结构和运行性能需求,设计出了额定功率95kW,峰值功率190kW的轴向磁通永磁电机。电机采用内单定子外双转子结构,定子铁心采用分块式设计形式。基于永磁电机设计理论,总结归纳轴向磁通永磁电机的初始设计流程,并对其电磁性能进行初始评估。采用有限元法建立电磁分析三维模型,对采用多种转子结构电机的电磁转矩、齿槽转矩、转矩脉动及永磁体涡流损耗等进行计算和分析。文中所归纳的电动汽车驱动用轴向磁通永磁电机设计流程及降低齿槽转矩、转矩脉动和永磁体涡流措施的效果对比,为此类电机的设计及优化提供借鉴经验。     

决定于极化磁系统工作状态的永磁回复线起始点的探讨

极化磁系统永磁回复线的起始点是用各种方法对其进行计算的前提和基础。在很多情况下,永磁回复线的起始点是由其极化磁系统的工作状态决定的。该文以典型的差动式极化磁系统为对象,从建立永磁工作方程式出发,通过对极化磁系统动态过程的分析,得到了此时确定或近似确定永磁回复线起始点的两种方法：测试法和近似分析法;最后给出了以永磁回复线起始点为基础的永磁虚拟矫顽力及回复线方程式,从而解决了计算极化磁系统时遇到的一个基本问题。     

电动摩托车用双定子永磁电机设计及其转矩分析

为充分利用电动摩托车轮毂电机内部空间,提高电机的驱动转矩,该文设计了一款双定子结构的永磁电动机。在内外定子主要尺寸、磁路结构、绕组设计讨论的基础上,完成了该电机的电磁设计。用电磁场有限元的方法研究了该电机的转矩特性,并与单定子永磁电机进行对比,结果表明双定子永磁电机的起动性能更好,驱动能力更强,提高了电机的空间利用率,适合作为电动摩托车的轮毂驱动电机。     

少稀土非对称永磁电机的分层多目标优化分析

针对传统稀土永磁电机稀土材料用量高、永磁磁场不易调节问题,本文提出了一种少稀土非对称混合永磁电机,采用两种不同永磁材料励磁以降低稀土永磁材料的用量,混合永磁材料的非对称放置结构设计以改善电机的电感性能,提升电机弱磁升速性能。针对该电机相对复杂的结构,提出基于参数敏感度的分层多目标优化设计。对电机进行了参数化建模,建立包含转矩、转矩脉动、反凸极比和铁耗的多优化目标函数。通过参数敏感度分析对众多尺寸参数进行分层筛选,针对主敏感参数采取多目标遗传算法优化,而次敏感参数则采用响应面与多目标自适应优化结合的方法确定电机最优的尺寸参数,并对电机优化前后的电磁性能进行了分析比较,验证了优化方法的可行性,为该类复杂结构电机性能的改善提供了更加丰富的优化设计方法。