姿控、储能飞轮用永磁无刷直流电动机的参数计算

姿控、储能飞轮用无刷直流电动机具有大有效气隙、大径长比的结构特点 .分别对其气隙磁通密度沿周向和轴向的分布进行了分析研究 ,提出了该种电动机所特有的等效漏磁系数和等效气隙磁通密度计算系数的概念和计算方法 .样机的试验结果表明 ,用这一方法计算的电动机设计参数具有足够的精度 ,能够满足工程实际需要     

基于场路耦合时步有限元法的高速无轴承永磁同步电机电磁分析

无轴承永磁同步电机气隙磁场谐波关系复杂,难以实现高速悬浮运行.在分析其悬浮控制机理基础上,研究了静态气隙磁场分布,采用傅里叶变换,比较了不同永磁体磁化方式下的气隙磁密和高次谐波,得出永磁体采用分块结构消除高次谐波的实际效果;基于参数化有限元法,计算了悬浮力随悬浮绕组电流变化关系;对于瞬态磁场,采用场路耦合时步有限元法对转速为12 000 r/min,输出功率为4.3 kW的无轴承永磁同步电机进行瞬态分析,计算了定子绕组空载反电动势波形,并验证了无轴承永磁同步电机悬浮控制机理.结合实验数据,验证了理论分析的正确性和有效性.     

永磁转子偏转式三自由度电机建模与结构分析

针对以往研究中单层结构永磁转子三自由度电机转矩特性的不足,提出一种新型永磁"蝶形"转子偏转式三自由度运动电机,采用球坐标系下分离变量法和洛伦兹力法分别对电机气隙磁场和转矩进行解析建模,确定气隙磁场空间谐波含量和结构参数对基波磁通密度和转矩幅值的影响,同时进行三维有限元仿真分析.通过研究两种计算方法下气隙磁场、自转和偏转转矩的特点及规律,并进行对比分析.结果表明:"蝶形"永磁转子结构的气隙磁通密度分布和转矩特性优于单层结构,气隙磁通密度径向分量空间分布近似平顶波,转子中间层磁极的气隙磁通密度幅值最大,解析法与有限元法的计算误差均小于6.7%.     

气隙调衡式混合励磁直线同步电机特性

针对直线电机无绳提升系统中因气隙不均匀引起的轮轨间振动、噪声和磨损等问题,设计新型的混合励磁直线电机. 通过改变次级励磁电流来调节双边气隙磁场和法向电磁力,进而调节双边气隙平衡,有效地降低轮轨间压力. 介绍新型电机的拓扑结构及气隙磁场调节原理,分析主要结构参数对电机性能的影响,确定样机的基本参数. 研究不同负载工况下次级励磁电流对法向电磁力的调节特性,分析次级励磁电流对直线电机空载反电势和电磁推力的影响. 研究结果表明,次级直流励磁电流对电机法向电磁力具有良好的调节能力,对电机推力输出基本没有影响. 在相同的负载工况下,法向电磁力随次级直流励磁电流基本呈线性变化. 当电机负载增大时,直流励磁电流对法向电磁力的调节能力略有降低. 实验结果与有限元分析结果基本吻合,验证了本文理论分析的正确性.     

基于ANSYS的电机电磁场仿真分析

应用有限元数值分析软件(ANSYS)对一台4极16槽永磁直流电动机进行了空载、负载特性的数值分析.通过分析得到整个电机电磁场的分布及波形近似为正弦的气隙磁感应强度,分析结果有助于对电机进行优化设计和控制.     

汽轮发电机转子匝间短路时转子振动特性分析

考虑了实际运行的汽轮发电机普遍存在的偏心状态,对转子匝间短路引起的转子振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析转子匝间短路时的气隙磁场变化特征,计算得到定转子间的气隙磁导和气隙磁场能的解析式,然后得到作用于转子的不平衡磁拉力的表达式,最终得到转子径向振动特征。该不平衡磁拉力不仅会增加转子工频振动,同时也会引起倍频和高频振动。并实际测试了SDF-9型模拟发电机匝间短路时转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

微分积分结合方法在轴向气隙永磁电机三维磁场计算中应用

微分积分结合方法在计算电机内磁场时,不仅具有连续性求解的优点,而且它是实现在小型机上算大题目较为理想的方法。用这种方法计算传统电机的三维磁场问题已有人做过一定的工作,而用这种方法计算结构特殊的轴向气隙永磁盘式电机的三维磁场还存在一些新的问题需要解决。论文作者已成功地将这种方法用于轴向气隙永磁盘式电机的三维磁场计算中。本文只介绍其计算过程中与传统电机不同的两个特殊问题,即轴向气隙永磁电机的有限元离散方程中永磁体激励项计算方法及对称旋转公式的研究,最后给出用此方法对一台爪形电枢轴向气隙永磁盘式电机三维静磁场的计算结果。     

采用磁流体的伺服阀力矩马达二维有限元分析

为了改善液压伺服阀的性能，在伺服阀力矩马达的工作气隙中添加磁流体（MF）．基于磁流体具有较大的磁导率以及在外加磁场作用下具有较大磁化强度的特点，提出利用磁流体来改善伺服阀力矩马达的磁路效率以及提高伺服阀动态性能，分别采用二维磁场有限元分析方法及经验公式，研究了添加和不添加磁流体时力矩马达工作气隙中磁场强度特性及力矩马达输出力矩特性，仿真分析结果表明添加磁流体后力矩马达的磁场强度及衔铁输出力矩值有明显改进．     

磁力轴承旋转电磁场的有限元计算及分析

建立了磁力轴承旋转电磁场的二维有限元模型并进行求解,对不同转速和线圈电流条件下的磁力线分布以及气隙磁通密度进行了分析。结果表明:在NNSS型磁极布置形式中,转子旋转时,涡流场引起磁力线变形,导致一对磁极内的磁力线非对称分布,一极增磁,一极退磁,并在磁极对之间产生较强的磁耦合;当转子旋转时,气隙磁通密度同时受到线圈电流激励的主磁场和转子转速的影响。     

不同充磁方式的对转永磁电机气隙磁场性能研究

针对磁钢不同充磁方式对电机磁场性能影响不同,在对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach磁体磁化强度分布的基础上,提出一种计算内永磁体转子和外永磁体转子对转电机气隙磁密的解析算法,该算法计算结果与有限元分析结果接近且趋势相同,是一种在电机设计前期预报气隙磁场分布的有效方法;利用解析和有限元相结合的方法研究了充磁方式对两种转子结构对转永磁电机气隙磁场的影响,结果表明外永磁体转子对转电机选择径向充磁能获得趋近方波的气隙磁密和较高的磁密峰值,适合无刷直流电机;内永磁体转子对转电机选择平行充磁可提高气隙磁密的正弦分布和得到较高气隙峰值;Halbach磁体的电机气隙磁密正弦分布程度高,谐波含量小,与平行充磁均适用永磁同步电机。     

旁磁制动单相感应电动机制动力的分析与计算

单相旁磁式制动电动机在制动电动机中有很高的应用价值.首先采用解析法对其轴向电磁制动力进行理论分析和计算,得出其理论计算公式,然后通过3D有限元电磁方法对理论计算结果进行了验证,分析了该电动机不同负载情况下不同气隙处磁密的变化规律,得出解析分析计算所需要的有关参数的选择原则.     

振动偏心时定子绕组短路对振动特性影响分析

考虑了实际运行的发电机普遍存在的振动偏心状态,对定子匝间短路引起的发电机振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征,计算得到气隙磁导、气隙磁密和气隙磁场能的表达式,然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性,最终得到定转子径向振动特征。并实际测试了SDF-9型和MJF-30-6型故障模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

三维有限元法计算磁悬浮球形磁阻电机的磁场分布

磁悬浮球形磁阻电动机的结构和磁场分布呈三维性.阐述了用三维有限元法计算磁悬浮球形磁阻电动机的一般性原理,通过三维场数值计算,对磁悬浮球形磁阻电动机磁分布进行了计算分析,绘制了电机定子凸极与转子凸极在不同位置下的磁密分布曲线.为磁悬浮球形磁阻电动机的设计奠定了基础.     

基于磁网络法的潜油电机起动性能计算

由于潜油电机结构特殊,起动过程中轭部饱和问题带来的影响不容忽视.为了提高起动性能的计算精确度,采用建立磁网络模型的方法,总结出用磁化曲线计及饱和效应的计算方法.同时采用有限元数值计算方法对一台二极6 kW潜油电机的实验样机起动过程中的磁场分布进行了仿真,并对该样机进行了实验.结果表明,磁网络计算与实验数据相吻合,相对于传统计算结果大幅度的降低了误差,有效提高潜油电机起动性能的计算精确度.     

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.     

磁悬浮旋翼驱动磁场对支承磁场的影响

通过理论分析以及有限元仿真分析，研究磁悬浮旋翼盘式电机的驱动磁场、磁悬浮系统的支承磁场以及二者之间的相互影响，得到影响的主要因素L₀。提出当关键临界尺寸L₀=11.87 mm时，驱动磁场对支承磁场的影响处于临界状态使其不失稳。通过等效试验对临界尺寸进行了试验验证。根据临界尺寸L₀提出磁悬浮旋翼的设计准则，和一套可行的磁悬浮旋翼设计方案。     

磁悬浮旋翼驱动磁场对支承磁场的影响

通过理论分析以及有限元仿真分析,研究磁悬浮旋翼盘式电机的驱动磁场、磁悬浮系统的支承磁场以及二者之间的相互影响,得到影响的主要因素L₀。提出当关键临界尺寸L₀=11.87 mm时,驱动磁场对支承磁场的影响处于临界状态使其不失稳。通过等效试验对临界尺寸进行了试验验证。根据临界尺寸L₀提出磁悬浮旋翼的设计准则,和一套可行的磁悬浮旋翼设计方案。     

面装极宽调制式永磁电机齿槽转矩研究

为了抑制面装式永磁电机的齿槽转矩,在对比了抑制齿槽转矩常用方法的基础上,提出永磁体正弦极宽调制方法,结合实例样机设计面装式永磁电机永磁转子极宽调制结构、尺寸和参数.利用有限元方法对传统面装式永磁电机和极宽调制式永磁电机内部电磁场进行计算,得到2种结构的永磁电机气隙磁场波形和齿槽转矩特性曲线;与传统面装式永磁电机相比,极宽调制方法可使气隙磁场波形正弦化程度提高38.98%;研制传统面装式永磁电机和极宽调制式永磁电机样机,并设计构建一个由角度传感器、扭矩扳手和样机电机组成的齿槽转矩实用测试系统,对2种不同结构样机的齿槽转矩进行了实验检测.对于2种实例样机,与传统面装式永磁电机相比,有限元分析计算结果和实验结果表明,正弦极宽调制方法可以使齿槽转矩分别降低30.5%和30.9%,可见永磁体正弦极宽调制方法是一种抑制面装式永磁电机齿槽转矩的有效方法之一.     

永磁同步电动机气隙磁场分析

永磁同步电动机设计计算的关键是其铁耗的计算,铁耗计算的基础是对该种电动机永磁磁密的分布规律有一个正确的认识。本文采用解析方法和电磁场的数值计算方法对永磁同步电动机的气隙磁场进行分析,并与感应电机进行对比研究,以获得该种电动机气隙磁密的规律性的认识,为永磁同步电动机的铁耗计算做准备。     

Halbach磁体结构应用于永磁直线同步电机的研究

为提高永磁直线电机的推力，介绍了Halbach磁体结构的基本工作原理，分析了采用Halbach磁体结构的磁体排列方式及磁体的磁化规律.并以一台永磁直线同步电机为例，确定了适合该直线电机的Halbach磁体结构形式，对比分析了不同磁体排列方式的永磁直线同步电机空载运行推力特性.分析结果表明采用Halbach磁体结构不仅可以改善气隙磁场分布、提高永磁直线同步电机的推力，而且可以减小永磁直线同步电动机的推力波动.因此将Halbach磁体结构应用于永磁直线同步电机中与常规永磁体结构的永磁直线同步电机相比具有很大的优越性.