软磁复合材料及其在永磁无刷电机中的应用

为了研究软磁复合材料(SMC)在永磁无刷电机中的应用,对叠压硅钢电机、SMC三维磁路结构电机、SMC二维磁路结构电机进行了对比,同时针对基于SMC的三维磁路结构电机难以采用通用的商用软件进行初始设计的问题,提出一种二维磁路等效设计方法。首先对SMC试块及50TW600叠压硅钢试块进行了磁化特性及铁耗的对比性能测试,其次,基于试块测试结果,对三种电机进行了对比研究,接着,鉴于SMC三维磁路电机的结构复杂性,对其与SMC二维磁路结构电机的等效性进行研究,以方便SMC三维磁路电机的初始分析设计,最后,对SMC三维磁路结构电机进行了样机试制和实验,证明了SMC三维磁路结构电机的可行性。     

基于有限元分析的永磁无刷直流电机设计

当今国内外在对电机进行有限元分析时,主要观察电机的二维磁场分布,没有对电机的起动过程和稳态特性进行分析。基于有限元分析建立了永磁无刷直流电机的二维和三维有限元模型。在二维分析中,从考虑起动过程和不考虑起动过程两个方面仿真计算了电机的机械瞬态下电机特性和性能。在三维模型中,根据磁场在电机中的分布,分析了磁路和尺寸设计对电机性能的影响,从而提出了一种对电机设计的一套完整方案。最后将仿真结果与试验结果进行比较,验证了仿真的可行性和可靠性。     

永磁发电机齿槽转矩及电机性能研究

本文对一台永磁发电机在各种参数下的齿槽转矩及电机性能进行了研究.齿槽转矩作为永磁电机重要的指标之一,直接影响电机性能.分析电机齿槽转矩的表达式,采用等效磁路法设计一台汽车用表面式永磁同步发电机,并采用二维有限元法得到该电机的齿槽转矩.通过改变极弧系数、气隙长度、永磁体形状以及永磁体分段数等不同参数,得到永磁发电机的齿槽转矩波形以及电机相关性能参数.为永磁电机的优化设计提供依据和参考.     

开关磁阻电机磁-热耦合仿真分析

采用有限元法对三相18/12开关磁阻电机进行了电磁场与温度场的耦合仿真。应用Ansoft Maxwell软件建立了样机的有限元仿真模型和驱动控制电路,通过瞬态场仿真得出电磁场和铁耗、铜耗分布情况,作为热源耦合到温度场分析模块。采用ANSYS Workbench软件的耦合分析功能,计算了样机的稳态温度场及各主要部件的瞬态温度曲线,并将仿真结果与实验结果进行对比。二者结果基本一致,表明磁热耦合仿真能够准确地分析电机内部的温度分布情况,为今后开关磁阻电机的设计与优化提供了基础。     

圆筒型直线感应电动机瞬态温度场计算与分析

针对圆筒型直线感应电动机的特殊结构,根据热传学理论建立其稳态运行条件下的二维瞬态温度场计算模型,给出求解域内的基本假设及相应的边界条件;考虑瞬态温度场计算时电机绕组端部的影响,分别计算了初级槽部和初级铁心等效单元体的密度以及比热容,在此基础上应用有限元软件Infolytica对其瞬态温度场进行计算,计算结果与实测数据相对比,验证了所建模型的合理性,为圆筒型直线感应电机的温度场计算提供了参考.     

同步电机瞬态和超瞬态电抗的有限元计算

首先结合超导体电路的特性,从物理上解释了同步电机瞬态和超瞬态电抗的意义。然后提出了一种采用二维有限元瞬态场计算同步电机瞬态和超瞬态电抗的方法。该方法通用性强,可适用于叠片磁极、实心磁极和永磁等同步电机。最后利用上述方法计算了一台同步电机的瞬态和超瞬态电抗,并与传统磁路法的计算结果进行对比,证明了该方法的有效性。     

等效热网络法和有限元法在轮毂电机温度场计算中的应用

轮毂电机温度场的准确计算对于轮毂电机的安全运行和性能提升至关重要。根据一般电动汽车用轮毂电机样机的结构,建立了等效热网络温度场分析模型和3D有限元模型。基于等效热网络法,编写了轮毂电机温度场计算程序,计算了额定工况下的稳态节点温度。通过有限元法,计算了轮毂电机额定工况下的稳态温度场分布和瞬态温升曲线。根据轮毂电机的温升实验,对比分析了两种方法的计算结果,验证了等效热网络分析模型和3D有限元模型的有效性,说明了等效热网络法和有限元法对于轮毂电机温度场计算的适应性和兼容性。     

轴向磁通永磁同步电机快速等效磁路分析

轴向磁通永磁同步电机具有轴向长度短、结构紧凑、体积小、转矩密度高等特点。然而其磁场为三维磁场,模型过于复杂,难以直接运用经典解析法进行快速求解与计算。为快速完成轴向磁通永磁同步电机的前期估算,文中提出一种简化等效磁路模型来快速计算轴向磁通永磁同步电机的基本性能。该磁路模型通过合理的等效,将三维轴向磁通永磁同步电机模型转化为多层二维等效模型,进而运用等效磁路法和叠加法实现电机性能的计算。最后,以10极12槽双定子单转子轴向磁通永磁同步电机为例,运用文中所述模型计算其气隙磁密,永磁磁链和空载反电动势并对不同分层数的电机模型进行了有限元的仿真。结果表明,本文等效磁路模型的计算精度与三维有限元法相近,且耗时极短,更有利于该类电机的工程初算。     

高压电机铁心损耗和附加损耗的研究

用瞬态时步有限元法,应用场路结合法计算电机的铁心损耗和电机的空载附加损耗,以场路结合的思路为依据,用定子卡氏系数近似等效整个电机卡氏系数,通过实例验证用场路结合法计算铁耗及空载损耗的可行性,并简述了附加损耗试验方法。     

起重机用外转子PMSM全域三维瞬态温度场数值计算与分析

本文提出了一种新型起重机用外转子永磁同步电机(PMSM),并建立起重机用PMSM的三维温度场数学模型;基于传热学理论基础,通过有限元法建立了在特殊结构下起重机用PMSM的三维瞬态温度场数学模型,给出求解区域内的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各表面的散热系数;根据电磁场计算,得出了电机的定子铁心损耗、绕组铜耗、转子涡流损耗与机械损耗等的热源分布;以采用S3工作制负载持续率40%的低速大转矩外转子起重机用PMSM为例,本电机在每10分钟内运行4分钟,停机或断能6分钟。运用有限元法对电机三维温度场进行了计算,分析了静态温度场参数化计算、瞬态温度场计算对电机温度场准确性的影响。通过样机试验与计算结果的对比,证明瞬态热源时变加载的科学性,并为特殊工况电机的温度场计算提供了参考依据。     

塔架式抽油机电机温升研究

针对塔架式抽油机的长冲承、往复式的工作要求，以及对驱动电机体积限制的问题，提出用低速大转矩永磁同步直驱电机作为驱动电机，提高电机功率密度和运行可靠性。给出了塔架式抽油机永磁电机的电磁方案，采用有限元法对电机电磁性能、电机损耗进行了仿真计算；鉴于电机往复式运动会使电机动态过程占比较高，将稳态损耗和瞬态损耗分离并将二者等效成一个热源分析，采用有限元法进行了稳态热仿真。仿真结果验证了设计的合理性。     

电机铁耗的有限元计算方法研究进展及有待解决的问题

基于磁路分析的铁耗工程计算方法采用经验系数计及众多铁耗影响因素,而经验系数是针对特定结构、批量生产的电机进行实测总结得出,其本质属于后续计算且计算结果仅反映总铁耗。在新型电机研制中,需预先较精确地计算铁耗并得出其分布情况,然后进一步研究微观结构等因素对铁耗的影响,在此基础上通过改进结构达到降耗目的,这是工程计算方法很难实现的,而有限元法能够较好地解决这些问题。主要介绍利用有限元计算铁耗时所用的基本模型、改进模型、模型中损耗系数求解方法及其应用情况。最后结合工程实际需求,分析了铁耗有限元计算方法的发展趋势及有待进一步解决的问题。     

基于有限元分析的永磁无刷直流电动机优化设计

基于有限元分析建立了永磁无刷直流电动机的二维和三维有限元模型。在二维分析中,从考虑起动过程和不考虑起动过程两个方面仿真计算了电机的机械瞬态下电机特性和性能。在三维模型中,根据磁场在电机中的分布,分析了磁路和尺寸设计对电机性能的影响。从而提出了一种对电机优化设计的一套完整方案。最后将仿真结果与实验结果进行比较,验证了仿真的可行性和可靠性。     

一种同步磁阻电机凸极比的解析计算方法

凸极比是影响同步磁阻电机功率因数和转矩性能的关键参数,本文提出了一种基于等效磁路法的同步磁阻电机交直轴电感和凸极比分析计算方法,可以分析转子磁障结构改变对凸极比和电机性能的影响,快速进行同步磁阻电机的转子结构优化设计。为验证磁路法的可靠性和准确性,论文采用有限元法对一台30 kW同步磁阻电机进行了仿真分析,计算电机在不同转子磁障层数、不同磁障宽度、不同径向磁桥数量时的交直轴电感值、凸极比和输出转矩,并与磁路法得出的结论进行了对比。     

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...     

永磁无刷直流电机铁耗计算方法

永磁无刷直流电机因其优良的性能,使用越来越广泛。准确计算铁耗对永磁无刷直流电机设计至关重要。依据分立铁耗计算模型,利用时步有限元法计算,提出了磁密波形法和磁密轨迹法两种只采用交变损耗计算系数进行电机铁耗计算的方法。通过并顾及交变磁化和旋转磁化的准确计算方法相比较,得出了最适合使用的方法。     

永磁无刷直流电机铁耗计算方法

永磁无刷直流电机因其优良的性能,使用越来越广泛。准确计算铁耗对永磁无刷直流电机设计至关重要。依据分立铁耗计算模型,利用时步有限元法计算,提出了磁密波形法和磁密轨迹法两种只采用交变损耗计算系数进行电机铁耗计算的方法。通过并顾及交变磁化和旋转磁化的准确计算方法相比较,得出了最适合使用的方法。     

开槽实心转子电机的等效电路参数计算与性能分析

该文将开槽实心转子开槽区域等效为各向异性的均匀介质,由二维解析法计算转子磁路线性时的等效转子阻抗参数。据此分析转子开槽数量变化对实心转子等效阻抗的影响规律,说明了转子开槽数量影响电机输出转矩和功率因数的原理。为考虑转子磁路饱和,采用二维有限元谐波场计算电机磁场分布;为考虑开槽转子端部效应,依据开槽实心转子涡流分布规律,提出适用于开槽转子的端部系数。制造了3台不同转子槽数的开槽实心转子实验样机,在不同工况下的仿真计算和实验结果较吻合,验证了开槽转子端部系数和仿真算法的有效性。开槽转子线性等效阻抗可用于快速分析转子开槽对电机性能影响,而有限元法结合转子开槽端部系数可准确计算电机磁场,两者结合可为设计和优化开槽实心转子电机提供理论依据和手段。     

控制策略与载波比对电机损耗与温度场的研究

以一台2 000 r/min、12.5 k W的永磁伺服电机为研究对象,根据电机实际结构与控制参数建立两种控制策略的永磁伺服电机二维瞬态有限元场路耦合模型。然后对采用正弦波控制策略的二维瞬态有限元场路耦合模型进行计算,通过与实测结果对比,验证计算方法的准确性。在此基础上,详细研究采用方波控制和正弦波控制时载波比对电机定子铁耗与转子护套涡流损耗的影响。最后,根据稳态传热理论,建立永磁伺服电机三维全域温度场有限元模型,分别对采用上述两种控制方式不同载波比情况下电机的温度场进行了计算,研究了电机各部件的温度变化规律。研究内容为永磁伺服电机控制方式及控制参数的选择提供参考依据。     

单相串励电机的三维温度场分析

采用电磁热固耦合有限元法,分析与研究了一台食物搅拌机用单相串励电动机的三维温度场。首先采用电机等效电路和等效磁路确定电机各项性能和热源,并运用传热学原理计算电机热交换的边界条件。然后运用有限元分析软件ANSYS Workbench进行Maxwell和Muliple的耦合分析,得出电机定子铁心、转子绕组随运行时间的温度曲线,曲线符合均质物体发热规律,呈指数规律变化。最后将计算结果与实测值比较,精度满足要求,验证了计算模型及方法的合理性。