皮带机直驱永磁电机设计和温度场计算

针对皮带机用直驱永磁电机存在的温升过高的问题,对皮带机直驱永磁电机的电磁设计、计算模型、损耗计算、温度场计算等方面进行了研究。利用ANSYS软件对永磁电机绕组铜耗、铁心损耗和涡流损耗进行计算,设计了电机水冷系统,通过Fluent对永磁电机三维模型进行稳态温升计算,获得了电机关键部分的温度场分布,最后进行样机的温升实验。研究结果表明,采用场路耦合方法能够准确计算电机损耗,采用三维稳态温度场仿真所得数据与样机实验数据吻合良好,求解方法正确,可为直驱电机的设计提供一定的参考。     

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。     

高速无轴承永磁电机设计与分析

高速电机具有高功率密度、能够减小设备体积与重量,可以直接驱动负载、提高传动效率,在航空航天、新能源、精密制造等领域具有广阔的应用前景。将无轴承永磁电机应用于高速驱动系统,在推导无轴承永磁电机数学模型基础上,提出了高速无轴承永磁电机设计方法。通过对一台额定功率2 300 W、额定转速8 000 r/min、调速范围0~60 000 r/min的高速无轴承永磁电机进行电磁和机械一体化设计,并采用有限元法对样机的电磁性能和动力学性能进行优化。仿真试验结果验证了所采用的设计方法的正确性。     

定子结构型式对高速永磁发电机电磁性能影响

为了研究定子结构型式对高速永磁发电机电磁性能影响,根据一台100 kW级高速永磁发电机的结构特点,建立高速永磁发电机的二维电磁分析数学模型和物理模型.采用时步有限元法对电机稳态工作时的电磁场进行计算分析,确定电机输出功率、端电压、涡流损耗和铁耗等运行数据,并与部分实测数据进行对比.通过分析采用传统绕组结构和背绕式绕组结...     

集成永磁伺服电动机电磁热耦合模型设计与分析

集成永磁伺服电动机是电机、驱动器、控制器和编码器的组合体,具有体积小、布线简单、抗干扰能力强等优点,但是其高功率密度造成了电机较高的温升。针对该问题,首先介绍了集成永磁伺服电动机的结构组成;然后基于有限元法建立了集成永磁伺服电动机的电磁热耦合模型;分析了电机本体的损耗密度,包括电机铁损、绕组铜损和驱动电路损耗;确定了电机的热边界条件并采取了非线性处理,主要包括自然对流和气隙对流;最后,进行了仿真和实验。通过数据对比可知,仿真温度与实测温度的误差在允许范围内,表明所建立的电磁热耦合模型和热传导分析方法是可行的、有效的,能够较好地预测电机的温升。     

塔架抽油机用低速永磁力矩电机的转矩特性分析

塔架抽油机采用配重和负载直接平衡工作方式,驱动电机力矩小,而且调节方便,在一些特殊抽油环境中具有一定的优势。驱动电机的输出转矩对塔架抽油机的性能具有重要影响。通过建模,对塔架抽油机一个冲程内的受力情况进行了分析,得到了电机输出转矩的特性曲线,并进一步分析了加减速过程的影响。对塔架抽油机的工程设计和应用具有参考价值。     

永磁同步直线电机最大效率控制研究

针对电动机驱动系统效率问题,对永磁同步直线电机驱动系统最大效率控制进行了分析和研究。从分析永磁直线电机的电机损耗模型入手,建立考虑逆变器损耗时的系统损耗模型。利用拉格朗日优化算法,推导出永磁同步直线电机在矢量控制下稳态运行时效率最高的控制条件。基于损耗模型设计效率模糊控制器,使系统具有更好的鲁棒性。通过Matlab/simulink实验仿真验证所建立的模型在稳态下有较高的准确度,同时保证输出功率不变,实现最大效率控制。     

一种内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的效率优化方法

提出了一种适用于内置式永磁同步电机(IPMSM)直接转矩控制驱动系统的效率优化方法。基于考虑铁心损耗的IPMSM模型,对电机损耗与运行转速、电磁转矩以及定子磁链三者之间的关系进行了研究分析。根据典型的IPMSM直接转矩控制不使用零电压矢量的特点,对电机功率损耗计算式进行了简化,推导得出在一定运行工况条件下IPMSM的效率最优定子磁链幅值。仿真结果验证了该方法不仅可以保持直接转矩控制动态响应的快速性,而且有效地提高了电机在稳态运行时的效率。     

船用一体化泵永磁电机设计与研究

根据船舶水泵系统对电机体积和噪声的特殊要求,设计了船用泵自启动永磁电机.采用时步有限元法对所设计电机的启动和稳态性能进行了计算,分析了驱动负载类型、系统转动惯量对启动时间的影响,以及极弧系数对稳态转矩脉动的影响,并与异步电机进行了稳态效率对比.实验验证了计算模型的准确性,结果显示驱动水泵类负载时自启动永磁电机启动时间更短,启动时间随系统转动惯量增大相应延长,降低气隙磁密5,7次谐波含量有利于减小稳态转矩脉动,稳态运行时启动笼铜耗不可忽略,启动笼下置式自启动永磁电机在保证启动性能的前提下具有更优的稳态性能,更适合配套船舶水泵.     

永磁-感应子式混合励磁发电机三维暂态温度场的计算与分析

根据传热学理论,建立了永磁-感应子式混合励磁发电机电磁稳态条件下三维暂态温度场求解模型;给出了基本假设及相应的边界条件,确定了电机各部分的导热系数及表面散热系数;根据电磁场计算,得出了电机定子铁心损耗、绕组铜耗、转子涡流损耗及机械损耗等热源的分布;采用有限元法对电机三维暂态温度场进行了计算,分析了励磁电流、电机转速及负载类型对电机温度场的影响。通过样机实验对温度场的计算结果进行验证。     

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。     

混合电动汽车用磁通切换型永磁电机冷却结构分析

本文的研究对象为三相10kW的磁通切换永磁电机(FSPM),该电机主要用作电动汽车的起动发电机。本文基于有限元法(FEM)计算磁通切换永磁电机的损耗值,并进行实验验证;其次本文利用Ansys Fluent仿真磁通切换永磁电机稳态温度场分布和暂态温度场分布,进行实验验证;最后本文基于磁通切换永磁电机的温度场数值模型和计算流体力学(CFD)仿真对电机现有的水冷结构进行优化分析,提升水冷结构的冷却性能。     

基于耦合场的永磁电机损耗及温升分析

高密度永磁同步电机因其损耗及转子散热条件恶劣,会造成内部永磁体由于高温而产生高温退磁风险。本文利用电磁场与热场进行双向耦合仿真,分析永磁同步电机温升。在电磁仿真中进行永磁电机损耗计算,考虑定子电流谐波对电机损耗所产生的影响,以及考虑温度对电机材料属性的影响。将损耗输入温升计算模型,并不断进行电磁仿真的材料温度特性更新及损耗更新,从而得到更为准确的电机温升分布。并研究了利用流体流场因素对电机关键部位温升所产生的影响。通过样机进行温升实验,验证了仿真模型的准确性,为永磁同步电机的温升计算提供了依据。     

分段式永磁直线同步电机垂直驱动系统建模和仿真

利用有限元法求得单段式永磁直线同步电机初级电磁参数.假设电机次级进入和退出初级阶段励磁电势的有效值按线性变化,考虑分段供电,建立了多段初级式永磁直线同步电动机驱动系统整体暂态模型.以五段初级垂直提升系统为例,对系统加载启动及突变负载的动态特性进行仿真.仿真及实验结果表明, 所建模型能较好地反映系统的可行性和合理性,为分段式永磁直线同步电机驱动的垂直提升系统中永磁直线同步电机控制系统的优化设计等提供理论依据.     

内置式永磁同步电机高效区间研究

针对永磁同步电机运行效率高且高效区间分布范围广的特点，本文基于100kW电动汽车驱动用内置式永磁同步电机对效率曲线图中的高效区间进行了分析与研究。在解析法和有限元法的基础上，建立电机的有限元电磁模型，分析铁芯损耗和绕组铜耗对效率曲线图中高效区间分布的影响。最后，通过试验测试与计算结果之间的对比，验证了有限元分析的正确性。     

集成式天然气输送压缩机直驱永磁电机研究

集成式天然气输送压缩机采用高速兆瓦级永磁电机直驱替代传统电机+齿轮箱驱动压缩机模式,其驱动电机的电磁设计、机械设计、流体冷却设计均远超出常规电机技术范畴.建立了6MW、10000rpm永磁电机电磁有限元模型,对高压扁铜线绕组高频交流损耗性能进行分析;建立了高压天然气CFX流体模型进行转子碳纤维表面高速风磨耗评估,同时计...     

同步电机二维电磁场仿真分析

在当前“双碳”目标的发展趋势下,新能源汽车日益增多。因此,提升电机效率、降低电机损耗成为同步电机的主要发展方向。本文首先介绍同步电机的结构和电磁参数。其次,根据实际情况建立同步电机二维模型,并通过Maxwell软件对所建模型进行稳态电磁仿真实验,分析发电机的磁路走向、磁通密度和磁场强度。最后,基于电磁场理论,将麦克斯韦方程作为控制方程及边际条件,通过有限元法对同步电机进行电磁分析。通过添加时间步进行瞬态电磁场仿真实验,仿真负载电机输出功率与转矩,计算损耗和效率,分析在启动和空载下,电机内部磁场的分布和变化规律。     

表贴式永磁同步电机新型偏心磁极优化设计

针对高功率密度的轮毂式永磁同步电机涡流损耗大的问题,设计了一种新型偏心磁极结构的表贴式永磁同步电机,该 电机磁极外圆弧偏心且内外圆弧具有不同的弧度。 采用解析法分析了新型偏心磁极结构对气隙磁通密度和涡流损耗的影响。 在有限元软件中对建立的 10 极 12 槽三维电机模型进行电磁及稳态温度场仿真分析。 结果表明,在电机采用新型偏心磁极结 构后,1 cm 3 的永磁体涡流损耗降低了 17. 20%,永磁体稳态温度降低了 3 ℃ ,改善了轮毂式永磁同步电机的运行性能。     

电动车用永磁同步电动机温度场仿真与实验分析

对电动车用5.5 k W永磁同步电动机样机进行研究,采用有限元法作为温度场分析的主要方法,分析计算电机损耗、导热和散热系数,建立电机模型并进行简化,对永磁同步电动机稳定运行时的温度场进行仿真计算与分析。搭建了永磁同步电动机温升实验台,进行电机温升实验,得到的实验数据与仿真计算数据接近,验证了仿真分析方法的科学性、合理性。     

新型磁场调制式永磁电机的结构设计及其驱动研究

传统永磁同步电机驱动负载时,往往需要通过大量的减速装置来进行传动,为了解决这一问题,出现了一种新型磁场调制式永磁电机,它打破了传统齿轮啮合,实现内部非接触式传动。阐述了其结构及工作原理,并在此基础上对电机磁路结构做了进一步的改进,提高了永磁体的利用率,同时利用有限元软件对其进行电磁分析,且采用场路耦合的方法,实现联合驱动仿真。计算结果表明改进后的新型磁场调制式永磁电机具有优良的电磁特性及可控性。