可控励磁磁悬浮直线同步电机磁热耦合研究

针对用于驱动数控机床的可控励磁直线磁悬浮同步电机特殊结构,对磁热耦合机理进行研究。分析电机在不同电枢电流时磁场对温升的影响,建立该电机二维温度场中热传导的微分方程、热对流的牛顿冷却公式以及温度场的边界条件;确定电机不同材料的导热系数及对流换热系数,给出对流换热系数的解析表达式。采用ANSYS有限元仿真磁热耦合分析方法,分析电机主要热源,应用ANSYS Maxwell软件计算其定子、转子损耗,以此作为电机热源导入Workbench软件对其进行热分析,得到该电机通入不同电枢电流时的温度分布云图。仿真结果表明,可控励磁磁悬浮直线同步电机内发热主要集中在绕组处,随电枢电流的增加而增大。温度场计算数据可为电机设计提供依据。     

矿用直驱永磁电机磁热双向耦合分析

对于矿用直驱电机,因为其转矩密度大、发热量高,同时工况条件存在大量的煤粉,所以在电机设计时准确计算其稳态运行温度尤为重要,首先建立电机等效热网络模型,分析电机热传导与热对流过程的等效热阻与热源,利用Motor-CAD软件建立电机轴向水冷模型,采用有限元法求解电机电磁场,热网络法求解电机温度场,并进行双向耦合迭代,求解出电机稳态运行温度。最终通过样机实验验证电机冷却系统设计的合理性以及磁热双向耦合分析电机温度方法的准确性。     

基于磁热双向耦合的永磁电机损耗和温升分析

为了研究永磁电机材料（铜、钕铁硼）的温度特性对高速永磁电机的损耗和热性能的影响,在考虑电机部件装配间隙的基础上,提出一种磁-热双向耦合方法,根据电机电磁场实际损耗分布加载到其温度场中,绕组、永磁体等部件损耗随温度变化情况实时更新至电磁场,通过3-D瞬态有限元方法实现电机电磁场-温度场的多重迭代收敛计算。以一台15kW高速永磁电机为例,通过两种（磁-热双向、磁-热单向）不同的计算方法对该类电机在不同供电条件（正弦波供电及变频器供电条件）下的损耗及温升计算结果与样机试验结果进行对比和分析。结果表明,通过磁-热双向耦合方法所获得的结果与实验结果更为一致,验证了所提出的磁-热双向耦合法的准确性及优势,为提高该类电机损耗和温升计算精度提供指导。     

基于场路耦合的永磁同步电机性能分析

在伺服控制系统中,控制器对内置式永磁同步电机(IPMSM)的性能影响较大。采用时步有限元分析方法,通过在Maxwell中搭建IPMSM三维和二维瞬态电磁场有限元模型,在Simulink中搭建了电机控制算法的模型。经由Simplorer软件接口技术将有限元模型和电机控制算法模型相结合,构建了永磁同步电机的场路耦合仿真模型。分析了电机在不同控制策略和工况下的转矩、电流、损耗、弱磁调速范围等数据,为IPMSM伺服调速系统的计算及优化设计提供了合理的方法。     

高速永磁电机的设计与磁热耦合温升计算

高速永磁电机转速高、体积小,因此其温升计算相较于常规电机更为重要。针对此问题,设计一台150kW的高速永磁电机,以有限元法和解析法对高速电机的各部分损耗进行计算。建立电机的温升分析模型,在有限元流体场进行电机三维温升计算、应用磁热耦合的分析方法对所设计电机进行温升分析,分别进行单向和双向的耦合温升计算,计算结果表明耦合温升计算与流体场温升计算所得的温升分布存在一定差异。相较于常规温升计算,磁热耦合温升计算可以更为准确地得到高速永磁电机的各部分的温升情况,保证电机更为安全可靠地运行。     

基于热路法的自然冷却永磁同步电机定子温度计算

为获取电机运行时的温升情况,本文使用热路法对一台自然冷却永磁同步电机定子的温度进行计算。在Maxwell中进行二维电磁场仿真,得到电机定子的损耗。将电机定子分为多个部件,使用简化圆筒T型热路模型并结合立方体热路模型搭建各部件的单元模型,在计算各部件的相关热阻后,得到电机定子的热路模型。根据热平衡原理建立温度场线性方程组,求解电机定子的温度。在Fluent中建立电机定子的三维简化模型,给予材料属性、边界条件及其他相关设置后,进行电机稳态温度场仿真。最后对电机进行温升实验,使电机在额定工况下运行至热平衡状态后,进行实验测量。将热路法计算的结果与实验和仿真结果进行对比分析,验证了热路法的正确性。     

车用永磁同步电机不同冷却水道分析*

新能源汽车的永磁同步电机单位体积内损耗过大或冷却性能较差都可能造成温升过高,使得汽车的安全性及可靠性面临挑战,所以精准计算各项损耗并设计合理水道结构十分必要。针对额定功率为30 kW的永磁同步电机,利用流固耦合方法进行热仿真,分析螺旋形、轴向Z形、径向Z形及周向形四种水道的流速、压差、温升,探究电机冷却效果受不同冷却结构的影响及水泵功率的要求,为冷却结构的设计提供参考。     

永磁同步电机转子涡流损耗优化及温升分析

为解决永磁同步电机转子涡流损耗引起的转子温度高、永磁钢退磁等问题,建立转子涡流损耗解析表达式,分析影响参数,并以3相8极36槽V型IPMSM为例,研究定子槽口宽度、气隙长度、转子偏心距、定子斜槽角度等参数对转子涡流损耗的影响规律,完成最优参数匹配。研究结果表明,优化后的转子结构能够有效削弱电机主气隙磁密的高次谐波,从而减少涡流损耗、降低转子温度,提高电机输出性能。     

考虑磁饱和效应的永磁同步电机高精度数学模型分析

永磁同步电机数学模型的精度对其控制品质有重要的影响。本文提出一种新型的永磁同步电机数学模型,可充分考虑磁饱和效应以及转子位置对模型的影响。首先通过电磁场有限元计算,获得电机若干工况下的电流、电感以及转矩的计算结果;然后结合插值方法,将电流、电感以及转矩之间的关系用确定的矩阵或二维曲面进行量化描述;最后基于该矩阵或二维曲面构建电机高精度数学模型。该模型的计算不再采用有限元方法,具备计算速度快、精度高的特点,其计算准确性通过有限元进行了验证,模型的建立有助于实现电机的高精度高品质控制。     

基于耦合场的永磁电机损耗及温升分析

高密度永磁同步电机因其损耗及转子散热条件恶劣,会造成内部永磁体由于高温而产生高温退磁风险。本文利用电磁场与热场进行双向耦合仿真,分析永磁同步电机温升。在电磁仿真中进行永磁电机损耗计算,考虑定子电流谐波对电机损耗所产生的影响,以及考虑温度对电机材料属性的影响。将损耗输入温升计算模型,并不断进行电磁仿真的材料温度特性更新及损耗更新,从而得到更为准确的电机温升分布。并研究了利用流体流场因素对电机关键部位温升所产生的影响。通过样机进行温升实验,验证了仿真模型的准确性,为永磁同步电机的温升计算提供了依据。     

新型复合永磁同步电机的设计与分析

提出了一种新颖的永磁同步电机，它将外转子式旋转永磁同步电机与盘式永磁同步电机结合起来，充分利用了电机内部的有效空间，提高了电机的电磁转矩与体积比。介绍了复合永磁同步电机的原理和样机设计，用有限元方法分析了这一结构形式电机的电磁场和电磁转矩。与相同外形尺寸下的外转子式旋转永磁同步电机进行了对比，分析了复合永磁同步电机的优缺点。样机的试验结果证明了电机设计的合理性。     

新型复合永磁同步电机的设计与分析

提出了一种新颖的永磁同步电机,它将外转子式旋转永磁同步电机与盘式永磁同步电机结合起来,充分利用了电机内部的有效空间,提高了电机的电磁转矩与体积比。介绍了复合永磁同步电机的原理和样机设计,用有限元方法分析了这一结构形式电机的电磁场和电磁转矩。与相同外形尺寸下的外转子式旋转永磁同步电机进行了对比,分析了复合永磁同步电机的优缺点。样机的试验结果证明了电机设计的合理性。     

三相盘式永磁同步电动机

研制开发了一种新的三相盘式永磁同步电动机，研究了如何确定永磁体的尺寸，讨论了均布转子鼠笼绕组参数在ｄ、ｑ坐标下的折算，提出了一套完整的ＣＡＤ，并给出了试验和计算结果。     

双闭环永磁同步电机控制系统时步有限元法的研究与应用

近年来，随着永磁同步电机越来越多的用于伺服控制系统当中，对这类电机的动态性能的研究就显得尤为重要。传统的永磁同步电机动态分析是建立在集中参数数学模型的基础上，由于集中参数本身特别是电感参数是随电机运行而变化的，这就给仿真结果带来一定的误差；同时这种模型也无法计及电机铁磁材料的饱和效应、铁心与永磁体中的涡流效应、电枢反应以及定转子槽之间的相互移动等因素对电机动态性能的影响。而电机场路耦合有限元模型可以很好的克服传统模型的不足。本文给出了完整的永磁同步电机场路耦合有限元模型的建立过程，同时将该模型与控制策略相结合，通过对双闭环永磁同步电机控制系统实例计算分析，验证了本文工作的正确性。     

嵌入式永磁同步电动机二维稳态温度场分析

对一种嵌入式永磁同步电动机的热性能参数进行了计算,在此基础上,根据传热学理论确定了电动机内热交换的边界条件,使用ANSYS软件中的热分析模块对该电动机进行了二维稳态温度场计算,通过温度分布云图分析了电动机额定运行状态下的温度场分布情况及产生原因,最后从产热与散热两方面考虑,对影响电动机温升的主要因素进行了讨论,从而为电动机的设计及优化提供参考.     

永磁同步直线电机的电磁设计与分析

永磁直线同步电机(PMSLM)以其推力密度大、响应速度快等优势在机床进给系统中得到广泛应用。结合PMSLM的结构特点和经典的旋转电机电磁设计公式,设计了PMSLM的主要电磁参数,确定了PMSLM的主要尺寸。建立PMSLM二维有限元模型,对空载的反电动势、定位力等特性进行了仿真分析,并通过负载仿真结果的计算分析来验证推力、效率等设计参数,仿真结果表明该设计方案满足设计目标。     

新型永磁同步牵引电机的优化与仿真分析

永磁电机的优点使其应用在机车牵引电机上能够满足节能和环保的要求。该文建立了永磁同步牵引电机基于Ansys软件的静态仿真分析系统以及基于Magnet软件的动态仿真系统。实现了永磁电机的动静态特性的计算仿真。对于永磁牵引电机的优化设计以及解决永磁电机用做牵引电机的问题具有重要的意义,为相关产品的设计与优化奠定了基础。     

内置式永磁同步电机电感参数的研究

分析了永磁体磁势和电枢磁势共同作用时内置式永磁同步电机的电感特性,基于交流静态法,提出了一种改进的测量内置式永磁同步电机定子自感和互感以及交直轴电感的方法。为了考虑饱和和交叉耦合效应对电感参数的影响,该方法首先根据所测电压和电流数据计算出不同转子位置和电流下的磁链,然后根据磁链计算出电机自感和互感以及交直轴电感参数,并应用该方法进行了实测研究。结果表明,实测结果与有限元分析结果吻合较好,验证了该方法的可行性和有效性。     

车用永磁同步电动机的铁耗分析与效率优化

电动汽车用永磁同步电动机在设计时不仅需要计算额定工况的性能,还应对每个转速点都进行性能计算,从而得到电机的效率图谱。为了满足车用永磁同步电动机高效率区的要求,先通过分段式变系数正交分解法研究了铁耗的变化规律,然后通过调整永磁体尺寸来实现电机效率的优化。