极化磁系统吸合力矩特性分析软件的开发与应用

在含永磁的电磁继电器产品设计中，长期以来人们一直采用经验设计和实验分析相结合的办法来确定继电器的各参擞，工作过程烦琐，产品设计周期较长。文章在极化磁系统四种典型简化磁路结构统一数学模型的基础上，介绍使用Visual Basic 6．O语言编制的极化磁系统吸合力矩特性分析软件。该软件可用于研究永磁参数(尺寸、极面面积、起始工作点及回复磁导率等)变化对极化磁系统吸合力矩特性(包括永磁力矩、极化力矩及电磁力矩)的影响，对含永磁的电磁继电器极化磁系统参数优化设计具有一定的指导作用。     

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。     

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。     

军用电磁继电器结构分类和比较

通过对军用电磁继电器多种结构进行比较,建立典型极化磁系统与等力式磁系统的等效磁路和数学模型。应用极化磁系统判据阐明两者之间的根本区别。研究成果可用于指导军用电磁继电器的设计。     

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.     

极化磁系统的磁压模型节点分析法

极化磁系统广泛应用于磁保持继电器和极化继电器,其永磁体工作点与气隙工作点的确定是极化磁系统分析与设计的基础。利用等效磁路中磁压模型的节点分析法,通过列写节点磁压方程,对几种典型的差动式和桥式极化磁系统的永磁体工作点和气隙磁通进行了理论分析与计算,并给出了永磁工作点的图解分析法,总结出统一的可用于计算机编程的计算公式,所得结果有助于各种极化磁系统的设计、计算以及进一步分析极化磁系统的工作机理。     

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。     

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。     

极化磁系统的合理性判据及其应用

从两个典型的差动式和桥式极化磁系统的工作过程出发，根据对极化磁系统的基本要求及其本质的研究，找到了合理极化磁系统的“4回路”判据。应用该判据，给出了多种结构的合理极化磁系统，分析了不合理极化磁系统的原因所在，设计了一种可用于接触器和断路器的直动式极化磁系统并对其进行了计算。该文的工作对于极化磁系统的技术体系的建立、极化磁系统的总体结构分析与设计具有一定的指导意义。     

DZ－10型中间继电器限制钩对其工作的影响

本文从ＤＺ－１０型继电器电磁结构（类似结构的其它继电器亦有类似问题）着手，分析了其磁路特点、等效磁路、电磁力、电磁力矩以及动作开始的力矩方程。阐明限制钩和街铁之间产生有害的磁制动力矩，此力矩和其接触良好程度、接触面积的大小有很大关系。不良的调整能使继电器拒动，或降低返回系数。从而提示调整及制造时应注意的地方，也建议采用非磁性材料的限制钩为佳。     

多相永磁同步电机磁场解析建模与容错性能分析

为了快速、准确计算多相永磁同步电机(PMSM)在一相或多相绕组故障发生时的容错运行能力,基于傅里叶级数分析方法,在二维极坐标系下建立了多相内转子表贴式永磁同步电机（SPMSM）绕组缺相不对称运行下的空载、负载磁场解析计算模型,并对气隙磁密、空载反电动势(EMF)以及电磁输出转矩等性能参数进行准确计算。设计制作一台44极48槽12相船舶用内转子SPMSM,并通过有限元分析和试验测试对磁场解析模型的准确性进行了验证。在此基础上,为了提高多相电机的容错能力,以最小等值相电流为优化目标,建立了多相电机驱动系统一相绕组开路故障容错控制策略,并以电磁输出转矩、转矩脉动等性能参数为考核指标,对12相SPMSM的容错性能进行了深入分析,进一步提高电机驱动系统的可靠性。     

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。     

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。     

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。     

Halbach永磁阵列无刷直流电机转矩的解析计算和分析

Halbach永磁阵列具有灵活配置电机气隙磁通密度、磁屏蔽的特点,将其用于无刷直流电机以增加电磁转矩、降低齿槽转矩。在保角变换求解电磁场基础上,给出无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的解析计算模型,通过有限元仿真对该模型的准确性进行证明;使用该模型分析每极两块(1P2p)、每极三块(1P3p)Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角对无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的影响,对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach永磁阵列的无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩随永磁体厚度的变化规律。分析结果表明,合理配置无刷直流电机Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角可提高电磁转矩、降低齿槽转矩,当永磁体厚度增加时,Halbach永磁阵列更有利于电磁转矩增加。     

双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究

目前针对双凸极永磁电机的转矩脉动,研究工作主要集中在对换相引起的转矩脉动进行消除和抑制。考虑到双凸极永磁电机一个显著特点是电磁转矩为磁阻转矩和永磁转矩的耦合,所以从磁阻转矩的角度来分析双凸极永磁电机的转矩脉动。建立一台12/8极双凸极永磁电动机的数学模型,并通过有限元计算得出其静态参数。在此基础上通过不同电流、不同转速下多种仿真结果得出磁阻转矩对电机电磁转矩的脉动影响随着电机负载的增加成正比增加,并提出通过合理选择定转子极弧长度及磁钢参数来减小磁阻转矩、增加永磁转矩,最终减小磁阻转矩对电机转矩脉动的影响。仿真结果验证了所提出的方法。