混合式永磁涡流耦合器有限元振动特性研究

介绍了永磁涡流耦合器的结构、工作原理及混合式永磁涡流耦合器的结构;分析了混合式永磁涡流耦合器振动产生的原因,建立了混合式永磁涡流耦合器有限元数学模型,并给出了r≥2阶力波作用下固有频率的表达式;利用有限元仿真软件分别对混合式永磁涡流耦合器的导体转子、永磁体转子、外壳进行仿真。由分析仿真结果可知,通过优化混合式永磁涡流耦合器的结构,可以抑制振动,提高混合式永磁涡流耦合器的使用寿命,减少设备故障率。     

高速电机的设计特点及相关技术研究

简要介绍了高速电动机和发电机的结构类型、设计特点、关键技术及研究现状.以高速永磁电机为例，重点阐述了高速转子的电磁与结构设计、转子强度与刚度分析、永磁体的保护方法、定子铁心与绕组的结构设计与电磁性能计算、高频与高速附加损耗计算、温升计算与冷却散热方式.此外还简要介绍了高速磁悬浮轴承的结构原理与控制方法、高速发电机和电动机的功率变换与控制技术，并对高速电机的发展趋向进行了展望.     

永磁驱动器铜转子的涡流损耗分析

永磁驱动器依靠铜转子产生的涡流来实现力的传递,同时涡流导致的涡流损耗会使铜转子发热,降低传递效率.根据电磁学基本公式和磁路设计参数对铜转子的涡流损耗进行了理论分析,并与实测结果进行了对比.结果表明:合理选择铜转子参数,可以有效控制涡流损失的大小,为下一步热源优化和散热技术研究打下基础.     

飞轮储能用高速永磁电机转子的涡流损耗

为了减小高速永磁电机中由定子电流的时间谐波、定子磁动势的空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的转子涡流损耗,提高电机的效率,采用ANSOFT有限元软件分析了高速永磁电机中气隙磁场和定子电流.研究了槽开口大小以及气隙长度对转子涡流损耗的影响,分析了利用涡流磁场的屏蔽作用,提出在永磁体外增加一薄层非导磁金属屏蔽环来减小转子铁心、永磁体和护套损耗的机理和有效性,以及屏蔽环的电导率和厚度对转子涡流损耗的影响.结果表明：在合理选取槽开口大小、气隙长度和非导磁金属屏蔽环电导率和厚度的情况下,添加非导磁金属屏蔽环可以有效地减小转子涡流损耗.     

碳纤维护套高速永磁电机热态转子强度

针对表贴式高速永磁电机碳纤维护套转子的强度计算问题,将转子受力状况简化为平面应力问题,推导了高速热态永磁转子的强度解析解.分别采用解析解和有限元法分析一台表贴式高速永磁电机的转子强度.结果表明,2种方法的计算结果吻合,解析解能够准确计算高速热态永磁转子的应力和位移.在转子强度解析解的基础上,研究护套厚度和转子静态过盈量对强度的影响,总结了表贴式高速永磁电机碳纤维护套转子的强度变化规律.     

30kW60000r/min高速永磁电机设计分析与测试

高速永磁电机具有旋转速度快、体积小、重量轻等优点,因而在越来越多的领域中得到了应用。与传统的配备增速箱的高速离心式负载相比,在高速永磁电机与离心式负载直接相连时,还可大大提高系统效率及可靠性。本文中设计了一个30kW60000r/min的高速永磁电机,该电机转子通过磁悬浮轴承进行支承。在设计过程中分析了电磁损耗的构成,并进行负载性能测试。     

船用大功率减速器封闭试验台加载装置

为解决船用大功率减速器传动效率试验台形成封闭功率流的问题,实现在高速转动的转子内部动态施加力矩,提出了一种新型串入式力矩加载装置的设计方案.设计了由永磁直流电机驱动,谐波减速机构和行星轮系串联的两级减速装置,通过轴端集流环对转子内部加载装置提供电能,在加载装置封闭端之间产生大力矩,保证了试验台在高速转动下实现动态加载.以80 000 N.m施载力矩为例,研究了加载装置的反程自锁性和加载装置的能耗问题,并对加载装置进行了动态试验,通过试验结果,确定了加载装置的动态加载理想区域,验证了此加载方法的可行性.     

数控磁悬浮智能转子系统的研究

探讨了利用磁悬浮技术支承转子,对高速精密转子进行智能控制;论述了磁悬浮转子系统智能控制所具有的特点;提出了采用离线选择、在线调节式的专家控制器结构.     

高速永磁电机转子多场综合设计

由于转子的强度和动力学分析是高速永磁电机设计的关键问题,因此必须对高速永磁转子进行基于强度、电磁及动力学特性的综合设计.采用有限元方法对转子进行应力场、电磁场及模态分析,并利用有限元软件优化设计模块,对转子结构进行多场迭代综合设计.通过强度分析确定了转子外径允许变化范围,根据电机的输出功率要求,选取了永磁体结构和转子的轴向尺寸.根据动力学要求确定转子长度,通过对转子多场综合设计得到满足强度、临界转速和电磁性能的转子综合设计结果,并以100kW,60000r/min高速电机为例进行设计和制造,电机实验验证了设计方法的正确性.     

从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗

高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的.转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁.从电机设计的角度，采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响.利用傅里叶变换，得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量，然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗，并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证.结果表明，3槽集中绕组结构中含有2次、4次等偶次空间谐波分量，该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗.定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大，合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.     

涡流对断路器方形永磁机构特性的影响

由于高压断路器永磁机构工作时间短、动作速度快,工作时会在动静铁芯中产生涡流,为了分析其对机构特性的影响,采用耦合法对永磁机构的瞬态磁场进行分析,并研究了电压激励下的瞬态磁场,推导出考虑涡流影响的非线性瞬态磁场数学模型.运用有限元分析软件Ansoft对方形永磁机构进行仿真,分析涡流对其特性的影响,并对其损耗进行计算分析.分析结果表明,由于涡流的影响使永磁机构的动作时间增长,在永磁机构动作过程中,动铁芯的涡流损耗很大.     

基于PC机的位移传感器的线性补偿

在单自由度磁悬浮系统中,为了得到转子的稳定悬浮,必须由系统中的位移传感器提供转子的准确位置信息。这就要求对传感器测得的电压信号进行处理,电涡流传感器线性范围很小,在很大范围内是非线性的,从而限制了其测量范围。为了使转子能在很大范围内稳定悬浮,需要对传感器的信号作线性处理。文章根据所测得的电涡流位移传感器的特性曲线,用软件补偿的方法对此传感器进行线性补偿,从而扩大传感器的线性范围。实践表明,经此方法对传感器线性补偿后,扩大了转子的稳定悬浮范围。     

真空断路器永磁机构计算与分析

在介绍了高压断路器的双稳态永磁机构结构及工作原理的基础上，对其涡流电磁场方程进行了描述，研究了电流源激励下的瞬态磁场，并推导出考虑涡流情况下的非线性瞬态磁场数学模型，建立出永磁机构动态方程.采用耦合法，并且应用了ANSYS软件进行编程来对永磁机构的瞬态场进行计算，对它的线圈电流、动铁芯位移及受力进行分析，并研究了涡流效应对永磁机构的影响，得出应选择电导率小，电磁性能好和损耗低的导磁材料的结论.     

基于有限元法的永磁缓速器涡流场分析

为了提高缓速器气隙磁场和制动力矩计算精度,将矢量磁位法应用到永磁缓速器涡流场有限元计算中,并考虑转子磁导率的非线性以及涡流产生磁场对永磁体磁场削弱作用.应用电磁场有限元仿真软件,采用混合自动剖分技术,得到缓速器电磁场数值解.试验结果表明,静态工作间隙磁感应强度计算值与试验值误差在5%以下,永磁缓速器制动力矩数值计算值与试验值吻合较好.     

磁性流体行波泵实验装置

理论分析了磁性流体力学方程,为磁性流体解耦计算和应用奠定了理论基础.采用边界逐步逼近迭代法对磁场与力场问题进行解耦计算.行波磁场作用下的磁性流体流量与产生行波磁场的永磁转子的磁极旋转的角度有直接关系,永磁转子磁极旋转过的角度越大,其流量也越多;行波磁场的强弱对磁性流体流量也会产生影响,当永磁转子磁极旋转相同角度时,磁场越强,其流量越大;在永磁转子旋转相同角度时,行波磁场的频率只能影响磁性流体的流速,对流量不直接产生影响.     

磁性流体行波泵实验装置的研究

磁性流体行波泵作为磁性流体的典型应用已经得到了普遍的关注。行波磁场的产生、泵体结构的设计、磁性流体的动力学特性等均为磁性流体行波泵研究的关键技术。根据行波磁场产生的形式设计了旋转型磁性流体行波泵。行波磁场作用下的磁性流体流量与产生行波磁场的永磁转子的磁极旋转的角度有直接关系,永磁转子磁极旋转过的角度越大,其流量也越多;行波磁场的强弱对磁性流体流量也会产生影响,当永磁转子磁极旋转相同角度时,磁场越强,其流量越大;在永磁转子旋转相同角度时,行波磁场的频率只能影响磁性流体的流速,对流量不直接产生影响。     

基于磁编码器永磁同步电动机转速及位置的检测

本文采用了磁编码器作为永磁同步电动机位置传感器,介绍了其工作原理和输出模式,以及相应的电机转子速度和转子位置测量的几种方法.最后给出了基于TMS320LF2407A的永磁同步电动机FOC控制系统中,转速和转子位置测量单元的实现,实验表明,该方案具有良好的精确度及可靠性.     

贴面式永磁同步电机无传感器控制系统研究

针对贴面式永磁同步电机提出了一种无传感器控制策略．根据定子铁心的非线性磁化特性，检测转子初始位置，这种方法不需要电机参数和额外的硬件设施．系统运行时，由闭环磁通观测器估算转子位置、速度．仿真结果表明，系统具有良好的暂态、稳态性能．