永磁无刷直流电机磁阻转矩的解析计算方法

该文利用许－可变换，构造了考虑齿槽效应的等效气隙磁导函数，结合偏微分方程的解析算法，计算出等效气隙内任意半径上的气隙磁通密度分布，由此提出了一脉永磁无刷直流电机磁阻转矩的解析计算方法，其计算结果与有限无计算结果对比，转矩波形基本吻合，证明此方法是正确的，可靠的，同时该方法可应用于磁阻转矩的计算，为永磁无刷直流电机设计和优化提供了基本分析手段。     

永磁游标直线电机磁场解析计算

永磁游标直线电机(linear permanent magnet vernier motor,LPMVM)依靠磁场调制原理工作,其电枢开槽引起气隙磁导变化,为考虑齿槽效应的影响,将其气隙磁场等效为无槽气隙磁场与有槽时气隙相对磁导函数共同作用结果。用气隙磁导波法分析其基本工作机理,给出结构关系式。用分层模型法建立无槽LPMVM求解场域矢量磁位解析模型,推导出各区域磁场解析表达式。结合气隙相对磁导函数建立考虑齿槽效应时的LPMVM磁场解析模型,计算出考虑齿槽效应时气隙磁密分布曲线。解析解与有限元解结果表明:无槽时气隙磁密在切向分量和法向分量计算准确,考虑齿槽效应后基于气隙相对磁导函数的磁场解析模型适用于求解气隙磁密法向分量,且主要谐波磁场与永磁体极对数和电枢绕组极对数有关。     

轴向充磁圆筒型永磁直线同步电机气隙磁场解析计算

介绍了一种基于许-克变换法的轴向充磁结构圆筒型永磁直线同步电机(TPMLSM)气隙磁场解析计算方法。首先采用许-克变换法计算出无齿槽时电机的气隙磁场;然后利用许-克变换法求取初级铁心开槽时的气隙相对比磁导函数,分析铁心开槽对气隙磁场的影响;最后通过无齿槽时的气隙磁场与有齿槽时的气隙磁场相对比磁导函数得到有齿槽时电机的气隙磁场分布。同时给出了该种充磁结构TPMLSM气隙磁场解析计算表达式,并以1台36/12极槽配合轴向充磁TPMLSM样机进行试验。试验结果证明空载气隙磁场的有限元分析值与解析值较吻合,空载电动势(EMF)计算值、试验测试值、有限元分析值一致。     

表面式磁钢永磁无刷电动机气隙磁场及磁阻转矩分析

利用偏微分方程的解析算法，分析表面式磁钢永磁无刷电动机的气隙磁场。构造考虑齿槽效应的气隙相对磁导函数，计算出气隙磁通密度、进而用麦克斯韦应力张量法计算出电机的磁阳转矩。经过与有限元分析相比较，证明解析法是正确的可靠的。解析法计算精度高，易于在计算机上实现。为永磁电动机的设计和优化提供了有力的工具。     

表面贴磁式永磁同步电动机空载气隙磁场解析计算

以气隙中一对载流线圈产生的磁场为基础,利用等效面电流法推导出了平行充磁永磁同步电动机空载时的气隙磁密的解析计算公式。在考虑齿槽效应的情况下,利用许一克变换构造了气隙相对比磁导函数,计算出了定子开槽时空载气隙磁密分布。磁场解析计算结果与二维有限元计算结果对比,其计算波形和大小吻合很好,证明此方法是正确可靠的。同时解析法在计算机上容易实现,为永磁同步电动机的优化设计和性能分析提供了基本的分析手段。     

永磁无刷直流电机负载磁场及其电磁转矩的计算

该文在考虑齿槽影响的前提下，建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型，求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对水磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上，结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构，构造出电机绕组的场路耦合模型，由此计算出电机相绕组电流变化波形。在考虑齿槽影响情况下，计算出永磁电机在任意时刻的电枢反应磁场和负载气隙磁场，进而计算出永磁无刷直流电机产生的瞬时电磁转矩，以便定量分析永磁无刷电机的电磁转短被动和绕组换相引起的转矩被动，为分析永磁无刷直流电机的工作特性和振动噪声提供了可靠的依据。     

应用分布磁路法的隐极同步发电机空载气隙磁场解析计算

将分布磁路法应用于隐极同步发电机空载气隙磁场解析计算中,采用分布磁路法充分考虑磁路饱和的影响,在此基础上,通过计算定、转子开槽时气隙相对比磁导函数,进一步分析了定、转子齿槽效应对气隙磁场的影响。对比有限元仿真结果,可以发现利用分布磁路法并考虑齿槽效应的解析计算结果精确度较高,对比不同半径处的气隙磁密计算结果,气隙中心位置处的磁密波形与有限元仿真结果吻合度极高,从而验证了计及定、转子齿槽效应的分布磁路法计算隐极同步发电机空载气隙磁场的有效性和准确性,为该类电机精确设计和性能分析提供了理论基础。     

定子开槽永磁同步电机气隙比磁导解析计算

采用镜像和保角变换相结合的方法计算定子开槽永磁同步电机的气隙比磁导。以光滑转子铁磁表面为镜面,将定子开槽永磁同步电机气隙原像及其镜像作为解析模型,经过多次保角变换得到气隙比磁导解析公式。解析模型考虑了齿槽之间的影响、定子开槽对气隙磁场径向分量和切向分量的影响,解析公式可用于定子开槽永磁同步电机的励磁磁场、电枢反应磁场、电磁力和齿槽转矩。在解析模型的基础上,对某定子开槽永磁同步电机单个齿槽指定路径上和气隙区域内气隙比磁导进行求解,与有限元结果相比较,表明了所提解析方法的准确性。     

径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场和推力解析计算

介绍了一种基于标量磁位分离变量法(圆柱坐标)的径向充磁圆筒永磁直线同步电机磁场解析计算方法。利用该解析法理论分析了无槽电机的气隙磁场,得到了气隙磁场的轴向和径向磁场分布的解析结果;同时对有槽电机引入了卡特系数并利用许-克变换构造了考虑齿槽效应的气隙相对比磁导函数,得出了径向磁通密度的解析表达式;此外,文中还利用解析法计算了无槽电机的推力;通过有限元数值算法对磁场和推力进行计算,结果表明,该电机气隙磁场及电磁推力的两种计算方法的结果误差很小,验证了解析法的正确性和实用性。最后给出了无槽型实验样机的径向磁场分布以及电机额定负载时的推力实验结果,验证了样机分析和设计的正确性。     

永磁直线同步电机空载反电动势和推力的解析计算

针对目前永磁直线同步电机(PMLSM)磁场解析模型的复杂性,为了提高解析模型的计算效率,采用改进的二维气隙相对磁导函数,以计算考虑齿槽效应时电机的空载反电动势和推力.首先建立无槽PMLSM解析模型,提出改进的二维气隙相对磁导函数以解决切向气隙相对磁导分布,根据有槽PMLSM解析模型计算出电机开槽时的气隙磁通密度法向和切向分布.基于磁场解析模型得到不同极槽配合下电机的空载反电动势和推力,探讨极槽配合、不同槽宽及绕组分布对电磁参数的影响,并用有限元法证明了解析法的正确性.该文提出的方法在保证准确度的前提下,适用于整数槽、分数槽绕组PMLSM的电磁参数计算,具有求解方法简便、计算量小、通用性好的特点,有利于电机的快速电磁设计和性能优化.     

考虑铁心饱和的内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算

准确分析电机结构以及磁饱和等因素对气隙磁场分布的影响是永磁电机设计、优化的关键。以分数槽集中绕组内置式永磁同步电机(FSCW-IPMSM)为研究对象,根据磁路分析方法和FSCW的分布规律,分别得到了考虑转子磁桥漏磁的空载永磁磁场解析模型和电枢反应磁场的解析表达式。考虑到定子齿槽结构以及转子内部永磁体分布,利用相对气隙磁导,将定子开槽和转子凸极对气隙磁场的影响考虑在内。重点结合定子铁心材料的B-H磁化曲线、定子铁心局部磁饱和特性引入铁心等效磁阻与动态磁导率来考虑定子铁心磁饱和对负载气隙磁场的影响。最后,有限元仿真和样机试验结果验证了理论分析的准确性,为该类电机的电磁设计和性能分析提供了理论基础。     

表贴式永磁同步电机空载磁场的解析计算

提出了一种解析法用于对表贴式永磁同步电机(SMPMSM)的空载磁场进行定量计算。基于子域模型法的理论,将定子开槽的气隙结构划分成定子槽子域和气隙子域,并且在子域中建立相应的拉普拉斯方程。根据子域与铁心间的边界条件以及子域间交界面上的连续条件,对拉普拉斯方程进行求解,从而可对开槽效应进行解析计算,得到相对复磁导函数。该相对复磁导函数不仅计及槽与槽之间的影响,还考虑了槽深的影响。基于所推导的相对复磁导函数,对SMPMSM的气隙相对磁导和空载磁场的径向以及切向分量进行计算。解析计算结果与有限元结果进行对比,验证了该相对复磁导函数的准确性。     

基于MATLAB解析计算无刷直流电动机的齿槽转矩

介绍了用MATLAB软件解析求解无刷直流电动机齿槽转矩的方法,并用该方法分别计算了径向充磁情况下的定子直槽和斜槽两种情况的齿槽转矩。该方法适用于工程上永磁无刷直流电动机设计和优化。     

用半解析法计算永磁无刷直流电机齿槽定位转矩

采用半解析法计算表贴式永磁无刷电机的气隙磁场及其齿槽定位转矩.永磁体和气隙区域用解析法求解,槽形区域用差分法计算.两区域共有部分的磁场计算结果可作为另一场城的边界条件.能真实反映气隙磁场的径向分量和切向分量,由此可准确汁算定子开槽时的齿槽定位转矩,实例计算与有限元分析结果吻合较好,证明了此方法的正确性.     

集中绕组永磁无刷直流电机电枢反应及绕组电感的解析计算

基于深槽集中绕组的结构特点，采用镜像法，建立了适合集中绕组无刷电机的电枢反应求解模型。充分考虑电机齿槽影响，给出了电枢反应磁场的解析表达式，对不同控制方式下的电枢反应分别作了研究，并在此基础上推导了电机绕组电感的通用求解公式，从而为集中绕组无刷电机的参数设计和特性分析提供了理论依据。样机实验表明，其具有很好的工程适用性，理论计算与实测值吻合。     

Analysis of armature reaction and winding inductances of permanent magnet brushless DC motor with deep slot concentrated coils

Based on the configuration of deep slot concentrated coils, an analytical model is developed for predicting the armature reaction field produced by the 3-phase stator windings of permanent magnet brushless DC motors with concentrated coils by using the image method and the analytical functions of the armature reaction and winding inductances are proposed accounting for the influence of stator slotting. This approach is different from the method of equivalent distributed current sheet and more suitable for electric machines, which have concentrated coils and deeper slots. Under different control mode, the different analytical functions are presented. This will be helpful when further analyzing the performance of the motor. The results agree with the experiment very well. __________ Translated from Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2005, 25(12): 127–132 (in Chinese)     

动磁式永磁直线无刷直流电机气隙磁场的解析分析

为了解动磁式永磁直线无刷直流电机内气隙磁场的分布,用解析法对电机的气隙磁场进行了数学建模.通过求解拉普拉斯方程,计算了电机内气隙磁场的二维标量磁势,进而得到了电机内气隙磁感应强度的解析式.用建立的解析模型和有限元法分别对定子表面的气隙磁感应强度进行计算,发现两者的计算结果能够很好的吻合,验证了解析模型的正确性.用解析法讨论了占空比、磁极厚度和气隙长度变化对气隙磁感应强度产生的影响,结果表明气隙磁感应强度随永磁体厚度的增加而增大,但会逐渐进入饱和;而气隙磁感应强度也会随着气隙长度的变大而减小.通过对气隙磁场的分析,为相应电机的设计提供了依据.     

基于槽极比选择的切向永磁同步电机永磁体涡流损耗抑制措施

为抑制切向永磁同步电机的永磁体涡流损耗,基于麦克斯韦方程和本构方程,对永磁体形状进行近似假设,构建了永磁体涡流损耗的估算模型。使用一种基于卡特系数概念的磁导函数来估算由于定子开槽引起的槽下磁感应强度变化。基于五台槽极比分别为1.05、1.20、1.30、2.40和3.60的电机设计方案对理论分析结论进行了验证。在负载电流和两倍负载电流下,分析永磁体损耗,得到了每台电机的径向气隙磁密曲线及其谐波含量。考虑到增加槽极比对定子铁耗和永磁体涡流损耗的削弱效果,给出了电机槽极比选择策略。研究结果表明,增加槽极比能减弱定子槽下磁感应强度变化,从而抑制气隙磁场中低次谐波含量,减小永磁体涡流损耗,使电机运行更加可靠,但也会引入更多高次谐波,从而增加定子铁耗。