筒式异步磁力耦合器的转矩与调速关系研究

针对筒式异步磁力耦合器的转矩和调速关系,采用耦合器的磁路模型进行分析,使用等效磁路法分析计算耦合器磁路模型中的主磁阻、漏磁阻和磁动势。通过基尔霍夫定律求得磁路的磁感应强度,结合转矩计算公式和三维修正系数得到耦合器的最终转矩。在此基础上,结合耦合器实际调速过程的三维修正系数,推导出恒转矩负载调速和变转矩负载调速时耦合器内外转子啮合长度与转差率的关系式,即调速关系式。有限元仿真和试验结果表明,转矩计算公式与调速关系式都具有较高的准确性,为耦合器的设计与实际调速应用提供了参考方法。     

永磁电机中永磁体尺寸优化设计

在永磁电机的设计中 ,永磁体尺寸的确定是非常重要的。传统的永磁体尺寸设计采用经验公式来估算 ,不准确亦不具有普遍性。本文提出一种新的永磁电机中永磁体尺寸的设计方法 ,即用ANSYS软件对永磁电机的磁路进行有限元分析 ,计算出磁路的主要漏磁系数 ,再由磁路计算 ,得到永磁电机所需的永磁体大小。通过对一台 2 .2kW的永磁同步样机做试验分析 ,所得的试验结果与仿真结果非常接近 ,说明永磁同步电机设计及仿真程序结果的可行 ,能直接应用到永磁电机的设计制造之中     

永磁外转子爪极发电机的漏磁计算

针对具有特殊结构的永磁外转子爪极发电机复杂的漏磁计算问题,在对电机的结构、材料、特点以及运行机理进行分析的基础上,首先采用常规的磁路分析方法,建立了电机的等效磁路模型,推导出各部分的漏磁阻及漏磁通计算公式并进行了相应的分析;然后利用有限元分析方法建立了电机的三维电磁场分析仿真模型,并对电机的各部分漏磁进一步加以分析计算;最后对磁路和有限元两种方法的计算结果加以对比研究,用相对准确的有限元计算结果来修正磁路计算法中磁阻公式的系数;达到了运用简单磁路公式快速准确分析该种复杂结构电机漏磁的目的。     

永磁电机中永磁体尺寸优化设计

在永磁电机的设计中,永磁体尺寸的确定是非常重要的。传统的永尺寸设计采用经验公式来估算,不准确亦不具有普遍性。本文提出一种新的永磁电机中永磁体尺寸的设计方法,即用ANSYS软件对永磁电机的磁路进行有限元分析,计算出磁路的主要漏磁系数,再由磁路计算,得到永磁电机所需的永磁体大小。通过对一台2．2kW的永磁同步样机做试验分析,所得的试验结果与仿真结果非常接近,说明永磁同步电机设计及仿真程序结果的可行,能直接应用到永磁电机的制造之中。     

开槽型盘式异步磁力耦合器调速特性

针对盘式异步磁力耦合器的转速调控问题,以一台18极16槽的开槽型盘式磁力耦合器(SAAMC)为研究对象,基于等效磁路(MEC)法,结合卡特系数并考虑三维端部效应,建立磁路计算模型,推导出电磁转矩公式,分别建立恒转矩负载、二次方率负载和恒功率负载工况下的调速关系解析模型.运用有限元软件模拟磁力耦合器的机械特性曲线、调速特性曲线及功率特性曲线,并结合不同负载的特性对磁力耦合器的调速性能进行分析,通过最大转矩点和最大功率点确定了三种工况下耦合器的调速范围及调速特性.最后,搭建恒转矩负载和二次方率负载的试验平台进行调速性能试验,所得试验值与理论计算值、仿真值较为一致.以上研究为开槽型磁力耦合器在调速系统中的智能调控提供了理论依据.     

笼型转子磁力耦合器永磁体工作点校核

针对笼型转子磁力耦合器设计时,永磁体空载工作点取值范围不确定的问题,将磁路法与图解法相结合,得到了笼型转子磁力耦合器工作点初估值确定及校核的方法.分析了永磁体工况不同外磁路永磁体工作永磁体点位置,绘制了永磁体工作点校核流程图.根据笼型转子磁力耦合器中永磁体向外磁路提供的磁通及磁势与外磁路磁导的关系,建立了工作点初估数理模型,并通过空载外特性计算得出每极气隙磁通与外磁路总磁势的关系.采用图解法绘制永磁体工作图,可从工作图中获得永磁体的工作点,比较初估值与工作图中工作点的误差,可选择笼型转子磁力耦合器永磁体合理的工作点.     

“一”型磁钢永磁电机空载漏磁系数计算

永磁电机漏磁系数与永磁体宽度、电枢轴向长度、气隙大小和槽宽等参数密切相关,在电机的设计与分析中具有重要意义。而工程中,一般凭经验选取,带来较大误差。为得到较为准确的漏磁系数,首先采用磁路分析的方法得到了"一"形磁钢永磁电机的等效磁路,计算出各磁路部分的磁导,进而推导出漏磁系数计算公式;然后利用有限元分析软件建立了电机二维磁场仿真模型,得出较为准确的漏磁系数;接着通过比较两种方法得到的漏磁系数,校正磁路计算公式,得到较为准确的计算公式,最后对校正后的公式进行了验证。     

永磁偏置轴向磁轴承的磁悬浮机理与有限元分析

研究了一种永磁偏置轴向磁轴承,分析了结构和工作原理;利用等效磁路法进行分析,提出了利用控制磁通漏磁系数来计算内外磁极面积的方法,得出了轴向悬浮力的数学模型,并对数学模型进行了线性化处理,得出其位移刚度和电流刚度。给出了主要参数的设计方法,给出了样机参数,用有限元对样机进行了电磁场仿真验算。理论研究和仿真分析表明:该永磁偏置轴向磁轴承结构紧凑,控制方便;参数设计方法合理准确,消除了该型磁轴承由于结构原因所导致的内外轴向气隙磁密的差异。     

磁力齿轮温度场仿真与试验研究

稀土钕铁硼永磁材料温度系数较高,高温下剩余磁密Br下降,磁力齿轮转矩传递能力降低;同时导致永磁体内禀矫顽力Hci下降,可能造成局部失磁,使磁力齿轮性能严重恶化。因此,对磁力齿轮的设计和运行而言,有必要研究其运行时内部温度场的分布。分析计算轴向磁场调制式磁力齿轮的热源分布情况,建立磁力齿轮三维温度场有限元模型,仿真计算磁力齿轮关键部件内的温度分布,完成样机温升试验验证工作。样机试验数据与有限元结果相吻合,验证了仿真模型的准确性,以及温度对磁力齿轮性能的影响。     

各向异性横向磁通永磁直线电机穿片漏磁分析

由于磁通三维分布结构特点,横向磁通永磁直线电机(Transverse Flux Permanent Magnet Linear Machine,TFPMLM)存在特殊的穿片漏磁。为提高等效磁路法计算精度,TFPMLM轴向漏磁的准确计算十分必要。本文结合TFPMLM磁通路径特点对穿片漏磁形成机理进行分析,推导轴向叠片各向异性穿片漏磁通解析表达式,并研究穿片漏磁与叠压系数、极弧长等电机参数之间的关系。采用有限元分析和实验验证TFPMLM轴向穿片漏磁计算方法的正确性和准确性。研究结果为横向磁通永磁直线振荡发电机设计提供了理论依据。     

表面式永磁电机空载漏磁系数分析与计算

通过对表面式永磁电机磁路进行分析,根据每极主磁通、各部分漏磁通及磁位降,得到表面式永磁电机的磁路,并作磁路简化和细致计算,进而计算出永磁电机的重要参数——漏磁系数,并对漏磁系数表达式的准确性进行了电磁验证,最后给出漏磁系数与几个参数的关系图。     

交错磁极混合励磁电机漏磁系数计算与分析

混合励磁变速恒压风力发电机具有交错磁极转子结构,对整机进行三维电磁场漏磁分析耗费大量时间和计算内存,为此提出一种二维和三维电磁场混合计算方法。将该电机沿轴向分为永磁电机部分和混合励磁电机部分,采用二维电磁场对永磁电机部分进行分析,而对于混合励磁部分则采用三维电磁场进行分析,采用该方法较传统整体三维有限元方法显著提升了分析效率。研究了两部分的磁通分布规律和漏磁路径的差异,并对整机的漏磁系数进行计算,在此基础上研究两部分不同配比情况下的漏磁系数变化规律。最后,采用一台10 kW样机进行空载反电势测试,验证方法求解漏磁系数的准确性,为此类混合励磁电机研究提供理论参考。     

基于场路耦合时步有限元法的永磁同步发电机设计

首先根据传统方法设计了一台永磁同步发电机,然后通过对其等效磁路的分析进行空载气隙磁密和漏磁系数的解析计算,最后再利用场路耦合时步有限元法对所设计电机分别进行空载和额定负载时瞬态磁场的分析和空载时气隙磁密及漏磁系数计算值的验证.结果表明,所设计电机磁场分布合理,各项指标均达到设计要求,且气隙磁密及空载漏磁系数的解析值和有限元计算值也吻合得较好,证明了分析和设计的有效性.     

12/10极混合励磁磁通切换电机的快速设计

为探讨混合励磁磁通切换电机(flux-switching hybrid excitation machines,FSHM)的快速设计方法,以简单磁路法为蓝本,结合了磁网络法中关键磁路细分和迭代求解计算铁心磁导率技术,建立了某相电枢绕组磁链最大位置的单元电机非线性磁路解析模型。据此给出了电励磁绕组安匝数以及磁桥初始磁密的设置推荐值,并采用组合性试探法,对比分析了定子轭高对永磁体尺寸与调磁系数的影响规律;设计了一台1.5 kW、12/10极结构FSHM样机,进行了实验研究。有限元计算与实验结果验证了设计方法的正确性和有效性,为FSHM电机永磁与电励磁配置以及调磁系数等参数的确定提供了参考。     

统一潮流控制器中串联耦合变压器特性及仿真模型研究

根据UPFC系统中串联耦合变压器的功能,分析了其特殊的工作方式和特点,并给出了220 k V输电线路中串联耦合变压器的一种壳式结构方案。根据串联耦合变压器铁芯和绕组的空间几何结构,采用电路与磁路的对偶原理,将磁路模型转化为电路模型。考虑到硅钢片的非线性饱和特性,采用复数磁导率计及涡流效应,以非线性电感和电阻来等效硅钢片,分析了频率和磁导率对硅钢片等效参数的影响。基于磁路法提取漏感参数,建立了串联耦合变压器的仿真电路模型。在低压物理样机上进行空载合闸和三相不对称直流偏磁的试验与仿真计算,测量结果与计算结果基本吻合,表明了所建模型适用于串联耦合变压器暂态模拟与不对称直流偏磁特性的分析。     

条形永磁开路漏磁导磁场仿真计算方法

准确计算永磁漏磁导可以有效提高等效磁路法计算精度。本文研究了条形永磁开路漏磁导的磁场仿真计算方法,利用三维有限元软件进行了仿真计算,并通过实验验证计算结果。文章所得的结论可用于建立比较准确的等效磁路模型。     

内嵌式永磁同步电机设计中改进型磁路分析

考虑定转子开槽、定子轭及转子轭的影响,提出了一种内嵌式永磁同步电机的磁路模型;推导了等效磁路的简化模型;详细推导了主磁路各段磁路磁密及磁动势的计算,给出了电磁计算程序;详细分析了漏磁路磁密及磁通的计算;分析了漏磁及静态工作点的精确计算,并给出了漏磁及静态工作点电磁计算程序,进而得到电机设计的合理性;利用有限元分析方法验证了该磁路模型的精确性。     

表贴式轴向磁通永磁电机齿顶漏磁的分析计算

分数槽绕组轴向磁通永磁(AFPM)电机的齿顶漏磁较大。在利用等效磁路计算程序调试电机设计方案时,需要准确计算漏磁系数,而准确计算漏磁系数的前提是准确计算齿顶漏磁系数。根据轴向磁通永磁电机磁通路径的分布特点,针对定子齿和磁极不同的相对位置,给出了不同位置角时的齿顶漏磁解析公式。为了验证解析公式的正确性,以一台电机的设计方案为例,采用解析法和有限元法分别计算漏磁系数,结果表明解析计算结果和有限元计算结果具有较好的一致性。最后给出了齿顶漏磁与电机极数之间的关系,为电机设计和优化提供了参考。     

扬声器磁路的计算机仿真计算

用Ansys有限元软件对扬声器磁路进行计算机仿真计算.内磁式和外磁式两种扬声器磁路计算表明,要达到相同的气隙磁场,内磁式磁路可以减小永磁体的用量和漏磁场.因此,该仿真计算为扬声器磁路的计算和设计提供了理论依据,并且为扬声器磁路的进一步优化设计提供了一种计算方法.     

飞轮储能装置用轴向磁轴承及其低功耗策略

针对垂直放置的飞轮储能装置中磁轴承的低功耗要求,研究一种新型结构的永磁偏置轴向磁轴承,分析其结构和工作原理;采用等效磁路法推导出该型磁轴承的承载力、力/位移系数及力/电流系数的数学表达式;给出主要参数的设计方法,并设计原理样机,利用有限元软件对设计结果进行三维仿真分析.在此基础上,研究轴向气隙不对称的低功耗悬浮策略,理...