直线Halbach磁体用于磁浮列车涡流制动的研究

磁浮列车采用涡流制动摆脱了机械制动中粘着系数对制动性能的制约.电磁涡流制动需要电能供应,存在电能损耗.永磁涡流制动由于不需供电故效率高.永磁Halbach磁体磁感应强度大于普通永磁磁体,且Halbach磁体具有自屏蔽性能,一侧拥有强磁场,另一侧磁场几乎为零.直线Halbach磁体用于磁浮列车涡流制动的研究,采用解析的方法分析其制动过程中的电磁机理,推导出涡流制动力方程.设计了一套实验系统,对制动力方程进行了验证,并对实验结果进行了分析.     

磁体结构尺寸对Halbach阵列的影响

基于Halbach磁体阵列结构的内转子永磁电机的基本模型,比较了Halbach磁体结构与普通磁极结构的永磁电机,分析了Halbach磁体结构的气隙磁密分布,得出磁体结构的气隙磁密、磁通随永磁体的厚度的变化规律,总结出Halbach阵列具有磁单边特性,且在强侧具有良好的正弦特性。     

稀土永磁材料的吸/脱氢研究进展

综述了稀土永磁材料吸氢和脱氢的研究进展，氢对稀土永磁材料作用的基础是稀土－过渡金属间化合物在不同温度下具有吸／脱氢行为，稀土永磁材料吸氢导致晶格膨胀和转变是氢爆（HD）工艺应用的基础，利用和稀土永磁材料吸／脱氢还可研究NdFeB磁体晶间相的分布情况及对磁粉抗氧化性能的影响。     

稀土磁体磁特性、磁路和试验研究

本文在分析稀土磁体磁特性基础上,提出经典静态永磁磁路计算方法仍然适用于稀土磁体。动态磁路校核计算应以内禀线为基础。通过稀土永磁磁路特点的分析,提出稀土磁体在电机典型磁路中的应用范围。文内结合我所稀土磁体在超低惯量电机模拟磁路为例,通过试验研究,探讨气隙中获得最大磁密的磁路结构,并给出不同材质磁体和磁路结构磁参数之间的试验曲线。     

稀土粘结永磁及其应用

1.绪言稀土粘结永磁是稀土磁粉与聚合物—粘结剂结合的复合磁体,磁粉使用Sm系和Nd系合金,粘结剂的种类随磁体制造方法而异,压缩成形法用环氧等热硬化性树脂,注射成型法用聚酰胺等热可塑性树脂。     

切向磁化稀土永磁直流力矩电动机

在力矩电动机中,简单地用稀土磁体取代铝镍钴磁体,并不能充分发挥高性能稀土磁体的优点。稀土磁体由于矫顽力高可以选得很薄,并且可以做成漏磁很小的径向磁化永磁结构,如图1c所示。近年来,径向式永磁结构曾被优先采用在稀土永磁力矩电动机中。然而,由于稀土磁体的机械脆性,这     

SmFeN稀土永磁材料的研究进展

综述了SmFeN稀土永磁材料的晶体结构、内禀磁特性、磁性能与氮原子数的关系;目前几种主要的SmFeN磁粉的制备工艺;添加元素对磁性能的影响;粘结磁体的制备;最新进展等。     

稀土粘结永磁的最新技术和应用

稀土粘结永磁,即由稀土永磁合金粉末和有机高分子粘结剂组成的复合磁体的“市场渗透度”正在逐年上升。根据日本粘绪永磁工业协会的统计,1989年粘结永磁占整个永磁的比率已达到26％(粘结铁氧体永磁也包括在内)。与此同时,从今年上半年起有关粘结永磁的技术方面的文章渐渐少了。此倾向可说     

廉价Nd—Fe—B磁体热稳定性研究

本文主要研究了粗Nd—Fe—B永磁合金的热稳定性问题。价廉的粗Nd制成铁基稀土永磁舍金。通过添加合金元素以改变其热稳定性。研究了合金元素的复合加入时磁体热稳定性的影响。研究了磁体在100℃、150℃、200℃长期保温后其磁特性的变化规律。发现矫顽力对温度的敏感性较小。对于粗Nd—(Fe,Co,Mo)—B永磁合金在20℃～150℃范围内,其开路磁通可逆温度系数为-0.046％/℃。通过x光衍射,电子探针等对永磁合金的组织结构进行了研究。     

一种新型的旋转磁制冷机用永磁磁体系统及其磁场和涡流分析

为了克服现有的Halbach中空圆柱形磁场源为基础的"C"型结构的旋转磁制冷机永磁磁体系统,其旋转部分未被封闭在磁体之内和磁化场在转轮上产生单边磁拉力等缺点,提出一种用于旋转磁制冷机的高场强永磁磁体系统。该系统定子包括中空柱形永磁磁体和导磁极靴,转子包括转轴、导磁铁心和磁工质。本文采用有限元法分析和计算这种新型的永磁磁体系统所产生的磁化场的分布、磁工质中的涡流分布和涡流损耗,以及转子受到的电磁转矩。     

直驱永磁风力发电机永磁体抗失磁能力分析

稀土永磁电机由于其效率高、转矩密度高、功率密度大、控制性能好等特点被广泛应用于风力发电领域,但是永磁体内的磁场波动与电机内的电流和温度相互影响,有发生不可逆失磁的风险,会影响发电机运行的稳定性。以1.5 MW直驱永磁风力发电机为研究对象,从永磁材料的退磁机理、故障电流对永磁体的影响、涡流损耗、永磁体温升的计算和试验等方面进行分析,为大功率直驱永磁风力发电机的设计提供了参考。     

Measurement and analysis of AC loss of NdFeB sintered magnet

NdFeB sintered magnets are widely used in rotating machines. As the conductivity of NdFeB sintered magnets is fairly high compared with that of ferrite magnets, the eddy current loss due to slot ripple, etc., cannot be neglected. If the eddy current loss of permanent magnets becomes large, the temperature of the permanent magnet becomes high and the thermal demagnetization becomes serious. Therefore, it is required to evaluate AC loss of the permanent magnet. But the measurement of AC loss of the permanent magnet under serious operating conditions has not yet been reported. In this paper, the AC loss of NdFeB sintered magnet was measured using a newly developed closed‐type measuring equipment. It is shown that the coaxial double coil is useful for accurate measurement of the magnetic field. The eddy current loss and hysteresis loss of the permanent magnet are obtained by the loss separation. It is illustrated that the hysteresis loss is larger than the eddy current loss in the range of less than several hundred hertz. The appropriateness of measurement is verified by the numerical analysis. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 154(4): 8–15, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20213     

定子无磁轭模块化轴向永磁电机磁极表面开槽分析

在永磁电机设计中,永磁体(PM)作为励磁磁源,直接影响电机性能。由于定子电流时间谐波和气隙磁场中高次空间谐波的存在,永磁体内产生的涡流损耗不容忽视,极易导致永磁体过热或不可恢复性退磁。本文提出一种减小定子无磁轭模块化轴向永磁电机永磁体涡流损耗的方法,以一台10极、12槽、20k W的轴向永磁电机为例,通过对永磁体表面开槽深度、开槽方式及开槽数目的研究,利用解析法和三维有限元仿真分析不同开槽结构的永磁体涡流损耗,推导出永磁体涡流损耗等解析式。并对比带额定负载时气隙磁通密度,合理选择永磁体表面开槽方式及开槽数目。     

高频非晶合金轴向磁通永磁电机温度场计算

高频非晶合金轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗分布不均,所以在电机温度场计算时不能简单地给永磁体赋一个平均生热率,需要根据永磁体不同位置的涡流损耗密度赋相应的生热率。本文将永磁体分成多块,利用有限元分别计算每块永磁体上的涡流损耗大小,给出了永磁体的不同位置涡流损耗分布规律。根据涡流损耗分布规律,改进了的永磁体分块原则,提高了电机温升计算效率。最后,利用有限体积法对考虑涡流损耗分布和未考虑涡流损耗分布两种情况下电机的温升分别进行了计算,结果显示,考虑涡流损耗分布计算出的电机温升结果更接近实测值。     

盘式永磁同步电机永磁体内涡流的有限元分析

钕铁硼是采用最多的永磁体材料,虽然性能令人满意,但电导率高,耐热性差;并且由于转子散热能力差,涡流会使永磁体发热升温,从而导致部分不可逆的退磁,因此很有必要对永磁体内的涡流进行分析。针对盘式永磁同步电机自身的特点,通过二维电磁场有限元法分别求解了空载和负载时电机内的磁场和永磁体内的涡流,其中包括有铁心电机由于齿槽的存在而引起的涡流和不同电机运行速度下的涡流。为了考虑电机的运动效应和使计算结果更加精确,采用了瞬态分析,同时在划分单元时考虑了磁场的透入深度。最后根据瞬态计算出的数据绘出了磁矢位和涡流波形。波形分析得出了影响永磁体内涡流的因素以及应采取的措施。     

轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗减小方法对比研究

减少轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗的方法主要有：减小定子槽开口宽度、增大气隙长度、永磁体分块、使用屏蔽层和磁性槽楔等。基于轴向磁场电机的简化二维分析模型,分析了减小定子槽开口宽度和增大气隙长度、使用屏蔽层和磁性槽楔降低空载涡流损耗的效果。通过三维电磁场仿真,研究了永磁体不同分块方式对减少空载涡流损耗的效果。研究结果表明,减小定子槽开口宽度的效果最佳;虽然增加气隙长度可以显著减小涡流损耗,但永磁体用量迅速增加;永磁体分块减小涡流效果较好,且周向分块方式最好;屏蔽层起反作用;使用分段磁性槽楔效果比减小定子槽开口宽度稍微差一点,但加工难度要低些。     

纳米交换耦合稀土永磁材料研究进展

纳米交换耦合稀土永磁材料是纳米尺度的软磁相和永磁相依靠交换耦合作用来提高永磁性能的未来磁体,是一种人工设计的材料,为稀土永磁材料提供了新的研究方向。从理论上,通过纳米交换耦合可以突破原有稀土永磁材料的最大磁能积极限值,有希望开创新的思维方式——从制备途径来研究第四代稀土永磁材料,而不是延续前三代从化学组成上进行探索。20世纪90年代,研究人员提出了纳米交换耦合稀土永磁材料的概念,到21世纪研究人员分别对SmCo5/α-Fe、Nd2Fe14B/Fe67Co33、SmCo7/FeCo、(SmCo+FeCo)/Nd2Fe14B等纳米交换耦合永磁材料进行了研究。通过新的制备工艺可突破原有稀土永磁材料性能的理论极限值,最大磁能积得到大幅度提高,为稀土永磁材料的高性能化提供了一个新的途径。     

少稀土组合磁极Halbach永磁同步电机优化设计

针对稀土永磁同步电机(PMSM)对稀土永磁材料依赖性大的问题,提出一种少稀土组合磁极Halbach PMSM,永磁体采用Halbach充磁方式。阐述了该电机新型转子的磁钢结构,其中主磁极由双层永磁体组成,上层磁钢为钕铁硼永磁材料,下层磁钢为铁氧体永磁材料,辅磁极磁钢也为铁氧体永磁材料。以电磁转矩、转矩脉动和齿槽转矩为优化标准,对电机每极永磁体块数、充磁角度、永磁体材料和永磁体厚度等电机参数进行优化。采用定子斜槽结构降低齿槽转矩。优化后的少稀土组合磁极PMSM在保证转矩性能的情况下,减少了永磁体用量,降低了电机成本。最后通过有限元法分析该电机在空载和额定负载下的特性,验证了该电机设计的合理性。     

基于混合有限元解析法的永磁同步电机永磁体电涡流损耗估计

永磁同步电机永磁体受限于热约束,无法在温度较高的环境下运行,故需减少永磁体上的电涡流损耗,从而降低永磁体上的温度。针对使用有限元法对永磁体电涡流损耗估算时间较长,以及使用解析法估算时难以达到与有限元法相同的精度,采用混合有限元解析法估算永磁体上的电涡流损耗。结合电涡流的反作用,在模拟电机旋转时,无需重复划分三角形区域;使用MATLAB软件仿真模拟,将混合有限元解析法与Galerkin有限元法对比,减少三角形区域划分的个数。由此验证了永磁体上电涡流损耗符合端部效应以及集肤效应的特征,在保证精度的同时,减少了仿真的时间。     

稀土永磁电机的开发与应用

我国稀土资源丰富,并已成为21世纪世界磁性材料的中心,这为发展我国稀土永磁电机产业提供了有利条件.本文概述了稀土永磁电机的优越性、应用前景、开发方向及开发成果,同时简要介绍了电机用钕铁硼永磁材料的发展.