新型横向磁场电机的标量磁位三维磁场分析与参数计算

提出了一种新型横向磁场电机(TFM),定子采用E型铁心,可以大大降低加工难度和制造成本。但是,该电机磁路复杂,需采用三维场场进行分析。在三维有限元磁场中,如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,与采用矢量磁位相比,可大大提高计算速度。对电流区域在三维磁场计算中的处理方法进行了推导,根据所推导的原理编制三维有限元软件,利用该软件对样机磁场进行计算。试验结果表明了该方法的正确性。     

电流域标量处理法在横向磁场电机三维磁场分析中的应用

横向磁场电机具有电磁解耦、设计灵活、输出力密度大等优点,引起广泛关注.但是该种电机磁路复杂,需采用三维场分析.在三维有限元磁场中如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,可以比采用矢量磁位大大提高计算速度.本文首先对任意形状的电流区域在不同坐标系下的一般处理方法进行了系统推导;然后,将该一般方法进一步应用于特殊情况下的电流区域,使得问题得到简化;最后,根据所推导的原理编制三维有限元软件,利用该软件对样机磁场进行计算,试验结果表明了该方法的正确性.     

多极横向磁场电机三维有限元模型与分析

横向磁场电机 (TFM)是一种新型电机,具有输出力密度大、电磁负荷解耦、设计灵活等特点。但是该种电机磁路比较复杂,无法用二维方法对磁场进行精确分析,而需采用三维方法。文章推导了应用标量磁位对含有电流的区域进行三维分析的方法,并基于该方法利用软件对一台多极TFM样机进行分析。针对样机的结构特点,对电机模型作较大简化,从而大大降低了建模和计算的时间,提高了分析效率。     

无铁心轴向磁通永磁电机的磁场解析计算

轴向磁通永磁电机磁场呈三维结构且磁路复杂，采用有限元法求解电机的气隙磁场将会耗费大量的建模及仿真时间，针对该问题，采用解析法对电机的空载磁场进行计算，通过将电机沿径向分成多个截面，使三维的轴向磁通电机等效为多个二维直线电机的组合体，在直角坐标系中求解拉普拉斯方程，得到矢量磁位，代入边界条件对磁场进行求解。计算电枢反应磁场时，采用多层电流片法进行求解，与有限元仿真结果对比，验证了解析法的可行性，提高了无铁心轴向磁通永磁电机磁场计算和电机参数设计的速度。     

电机磁场有限元新技术

对于电机的三维磁场和动态磁场的计算,介绍了有限元法的一些实用新技术的要点,其中包括三维有限元的六面体等参数单元,电流区引入标量磁位的处理,二维时步法的场路结合与时间离散迭代格式,以及一种有限元解析混合法.     

考虑定转子双边开槽时表贴式永磁电机空载磁场解析计算（英文）

该文推导了考虑定转子双边开槽情况下表贴式永磁电机空载磁场的直接解析计算方法。根据永磁体的面电流等效法,径向和平行充磁的永磁体等效为面电流产生的空载磁场。在推导过程中,将电机分为三种类型的子区域,然后根据电机子区域间的接口条件和边界条件求解得到一对线圈在每个子区域的矢量磁位和磁密。然后根据磁场叠加原理得到等效面电流产生的空载磁场。4极/24定子槽/20转子槽样机的空载磁场有限元计算结果证明了文中空载磁场解析计算结果的有效性。     

基于等效磁路法的轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性分析

轴向磁场磁通切换型永磁(AFFSPM)电机是一种轴向长度短、转矩密度高的新型永磁电机。该电机磁场呈三维分布,与径向磁场电机不同,需要对该电机进行三维有限元分析,从而增加了电机分析和优化时的计算时间和成本。基于等效磁路法分析了AFFSPM电机的静态特性,建立了AFFSPM电机的非线性等效磁路模型,采用该模型计算、分析了气隙磁密、空载永磁磁链、反电动势和电感等特性,并与采用三维有限元方法的计算结果进行比较,验证了AFFSPM电机等效磁路模型的准确性,表明等效磁路模型适用于AFFSPM电机初始设计和分析。     

组合定子聚磁式横向磁场永磁电机设计与磁场分析

本文在分析了横向磁场电机转矩提升原理的基础上，提出了一种新型的组合定子聚磁式横向磁场永磁电机，该结构形式特别适合于中小功率横向磁场永磁电机的制造；介绍了该电机的结构特点，并采用三维等效磁网络法进行了样机磁场分析和性能计算，样机的初步试验结果与计算结果基本吻合。     

不均匀气隙工况下轴向磁通永磁电动式磁悬浮电机的磁场与力特性分析

该文以轴向磁通永磁电动式磁悬浮电机为研究对象，针对其运行过程中存在的气隙不均匀工况，在直角坐标下建立求解该电机磁场和电磁特性的三维解析模型。首先，基于等效电流片模型，推导出轴向磁通Halbach永磁阵列的三维空间磁场分布函数。对该磁场分布函数进行傅里叶级数转换，使Halbach转子三维磁场函数具有形式上连续统一的解析表达式。在此基础上，基于二阶矢量磁位，构建该电机的三维解析模型，推导出悬浮力、水平力和涡流损耗的解析表达式，并通过有限元法验证了解析计算模型的准确性。最后，通过小型样机实验，来验证理论计算的准确性。该文提出的解析模型适用于永磁电动式磁悬浮系统的任意气隙工况，可以作为该系统的一般设计方法。     

基于面电流法的Halbach阵列音圈电机磁场求解

为了对音圈电机的性能进行提升,需要对其磁场分布进行准确的计算。本文首先根据安培分子环流假说,对于均匀磁化的永磁体,用平行于磁化方向的面电流产生的磁场等效替代永磁体所产生的磁场,推导了等效面电流的磁场分布;之后用镜像法替代磁轭,简化计算量;计算了Halbach阵列音圈电机的气隙磁场分布。最后通过使用Ansoft有限元软件对该音圈电机进行仿真,并且将数值仿真解和面电流解析解相比较,两者结果吻合良好。     

三维静磁场数值计算——等效磁化区法及其在永磁电机参数计算中的应用

本文对计算三维静磁场的等效磁化区法作了研究,从理论上证明了用等效磁化区方法计算三维静磁场的正确性,并提出了构成等效磁化区的一般方法。按照等效磁化区法的数学模型,本文对用有限元方法求解非线性三维静磁场问题的途径作了推导。应用所编的FORTRAN程序,本文计算了飞轮式永磁发电机的空载和负载三维静磁场,并对电机的端部磁场作了测量,结果表明,计算值与实测值基本一致。运用三维静磁场数值分析方法,本文计算了电机的磁通和电抗等有关参数,这对电机的正确设计具有一定的实际意义。     

基于三维磁网络法E型铁心横向磁场电机的设计与研究

该文首先在分析了横向磁场电机(TFM)其他几种结构的基础上，提出一种新型的TFM，其特点在于结构相对简单，从而可降低成本。然后，提出了TFM主要尺寸确定方法，并对三维等效磁网络法的基本原理做了简单阐述，运用该方法对一台TFM样机的电磁场进行了分析，对影响电机电磁转矩的几个主要参数进行了初步研究，提出了2相TFM减少自定位转矩影响的方法。     

一种新型聚磁式横向磁场永磁电机研究

首先分析了横向磁场电机实现转矩提升的基本原理 ,并在总结各种横向磁场电机拓扑结构特点的基础上 ,设计了一种新型组合定子双边聚磁式横向磁场永磁电机。介绍了样机的结构特点 ,采用三维等效磁网络法进行了样机磁场分析 ,并给出了样机气隙磁密的三维分布图以及电磁转矩计算结果等 ,样机试验与计算结果基本吻合。     

磁通集聚器放大磁场分布及矢量选择特性研究

主要针对T型磁通集聚器结构间隙内轴向放大磁场分布特性以及放大磁场矢量,选择性利用三维有限元静磁特性仿真分析及实验验证的方法进行了一系列的分析研究。结果表明,间隙内放大磁场分布均匀区与结构间隙区域具有相似的截面形状,该均匀区的大小与间隙截面积成正比并与间隙距离成反比。另外,通过仿真和实验验证了集聚器能够放大轴向环境磁场强度,缩小横向磁场强度,具有矢量选择特性。该结论为矢量磁传感器增大灵敏度提供了一定的应用基础。     

用二阶矢量位计算三维矢量磁位静磁场问题的多极理论

提出了用二阶矢量磁位计算三维矢量位静磁场边值问题的多极理论方法。数学分析结果表明,对于具有唯一解的矢量磁位静磁场边问题,多极理论所获得的解是唯一的用。多极理论求解三维矢量磁位的静磁场边值问题,既不需要离散场域或边界,又能获得整个场域内的连续级数解,且变量数较少,显著降低了计算机内存需要量。     

四相聚磁型无源转子横向磁通永磁电机交直轴电感及电磁转矩分析

以一种新型四相聚磁型无源转子横向磁通永磁电机为研究对象,基于三维有限元法,利用4/2变换公式计算出不同工况下电机的交、直轴电感大小,并深入分析其变化规律和影响因素。在此基础上,利用得到的电感数据,计算出不同电流控制角下的电磁转矩,并与仿真数据相比较,总结其变化规律。研究结果为该类电机的设计分析和控制方法提供了一定的参考依据。     

聚磁型无源转子横向磁通永磁电机电磁力及转子机械强度的分析

以两相聚磁型无源转子横向磁通永磁电机为研究对象,分析了电机的结构特点与运行原理,并给出了主要尺寸参数。建立了3D仿真模型,在不同负载条件下对电机的转子铁心进行了电磁力分析计算。将仿真得到的电磁力作为载荷施加于转子铁心上,借助应力场研究分析了转子铁心的应力分布规律及形变量大小,计算结果表明该电机转子的机械强度和结构刚度是满足要求的。