基于等效磁荷法的永磁电机Halbach阵列磁极磁场分析

基于等效磁荷法推导出永磁电机转子磁极——瓦形磁体在空间的磁场分布。同时用有限元法进行了分析,表明两者之间偏差较小,等效磁荷法满足计算精度要求。进而利用该方法建立了永磁电机的Halbach分布转子磁极静态磁场的模型,通过改变影响转子磁极磁场分布的极弧比和副磁极磁化角度两个因素,得到在不同磁极结构下的转子磁极静态磁场径向分量变化规律:每一极中主磁极空间跨度变大会导致Halbach永磁电机转子磁极静态磁场的径向分量基波幅值变大,而谐波含量先减小后增大;随着副磁极磁化角度变大,转子静态磁场的基波幅值先变大后减小,而谐波含量刚好相反,先减小后变大。     

真空灭弧室中自生磁场效应和外加纵向磁场的作用

基于磁场对电流的作用力的观点，计算分析了真空电弧自生磁场的收缩效应及对分断电弧的影响：分析讨论了外加磁场中纵向磁场分量和径向磁场分量对减小自生磁场收缩效应的作用；计算比较了线圈式结构触头产生的外加磁场的纵向磁场分量和径向磁场分量在空间分布的比值，进一步探讨了纵向磁场提高真空灭弧室分断性能的机理。     

永磁电磁混合磁浮列车的永磁磁场仿真

磁浮列车的结构参数、磁场分布关系到磁体斥力、效率和可靠性,因此有必要对磁体的整体结构分布、磁极数、磁体厚度、气隙等参数及其构成的磁场进行深入研究。基于磁路设计的基本原理,本文采用MATLAB、ANSYS软件,探讨永磁悬浮电磁导向磁浮列车的磁场分布及其大小的影响因素,分别研究永磁场的二维平面分布和三维立体分布,通过磁场分析、建模,对其磁场进行数值计算。结果表明,采用本文数值仿真方法计算的气隙内磁感应强度及其磁力线分布,为最终确定磁浮列车的稳定悬浮间隙大小提供重要数据。     

磁场计算与磁体设计系统的应用

磁场计算与磁体设计系统，是一种用于计算永磁体空间磁场分布的专业软件。本文详细介绍了该系统的主要功能及应用。实验表明，计算结果相对于实测数据的偏差一般在5％以内。利用该系统还可以对磁体的几何形状、尺寸、性能进行设计。     

Halbach阵列永磁电机齿槽转矩分析与计算

为了削弱永磁电机齿槽转矩,提高电机气隙磁密,改善气隙磁场分布,采用分段式Halbach阵列磁体结构,使永磁体获得理想的单边磁场。利用Maxwell软件,建立电机二维有限元分析模型,计算空载时电机的磁力线分布,获得电机气隙磁密和齿槽转矩等电磁特性,并与传统径向充磁磁体电机进行对比分析。研究结果表明,该方法能有效削减齿槽转矩,提高磁密幅值,增强磁密正弦性。     

两极平行充磁转子全位置传感器的研究

为了满足在低速高精度伺服控制系统中对转子位置高分辨率的要求,提出了一种利用线性霍尔元件作为位置信号传感器元件,对永磁体随转子旋转而产生旋转变化的磁场进行检测,对输出信号进行相关的处理从而获得转子连续位置的新方案.文章对两极平行充磁转子全位置传感器的关键部件永磁体及测量算法进行了研究:利用等效磁荷模型推导出圆柱形永磁体的磁感应强度的空间分布的近似解析表达式,并且利用三维有限元分析软件对推导的近似解析公式进行了验证,根据其轴向分量在某平面圆上的正弦分布规律,并针对两点测量在永磁体偏心时存在测量误差大的问题,提出了四点测量的算法,仿真及试验结果表明,采用此算法检测转子的位置具有很高的分辨率,完全可以满足低速高精度伺服控制系统对转子位置的要求.     

驱动线圈绕制结构对线圈式电磁发射装置性能的影响

感应线圈发射装置的驱动线圈大多采用传统的均匀绕制结构,这可能导致发射效率偏低.为此采用改进的非均匀绕制结构,改变磁场梯度分布,使得最佳触发位置提前,磁场径向分量增大.基于Comsol有限元软件的电磁-结构耦合模型分析了单级感应线圈发射装置的动态工作过程,对比分析传统型线圈与改进型绕制结构驱动线圈的电磁场分布、轴向电磁力...     

矩形平面直流磁控溅射装置端部磁场分析

矩形平面直流磁控溅射装置在运行过程中,由于端部区域磁场弱于直道区域磁场,在靶表面对角线位置上容易出现反常刻蚀.通过对这种现象进行分析,该文对反常刻蚀的发生机理提出了新的观点,认为反常刻蚀的发生是由于电子由弱磁场区域向强磁场区域漂移的过程中,电子距靶表面的距离不能够随磁场变化而迅速改变,存在较长的过渡状态.进一步发现在磁体弯道区域沿圆周方向磁场分量的存在是导致弯道区域刻蚀跑道压缩以及跑道内侧刻蚀较快的重要因素.该文研究了不同的磁体初始设计结构对磁场的影响,通过对现有磁体磁场的三维计算分析,提出了磁场的改进原则,并对具体的磁场改进措施进行了研究.通过对现有不同磁场校正方法的比较,提出了一种应用铁块和永磁块对装置端部区域磁场进行校正的新方法.通过对改进后装置的磁场分布进行计算,该文提出的改进措施可以把沿跑道磁场的均匀度控制在5%左右,并且可以削弱沿圆周方向的磁场分量.     

杯状纵磁触头纵向磁场滞后时间研究

用有限元法对杯状纵磁真空灭弧室触头简化的轴对称模型涡流场进行了分析,给出了触头间隙中纵向磁场滞后时间的空间分布,讨论了触头设计参数对纵向磁场滞后时间的影响。计算结果表明,纵向磁场滞后时间沿径向分布的形状近似于凹面朝下的抛物线右半部,在触头边缘处纵向磁场滞后时间随径向位置增大而线性增加。纵向磁场滞后时间沿轴向的分布规律是,靠近触头中心处,纵向磁场滞后时间沿轴向的变化接近一条直线;越靠近触头边缘这种变化越显著,在杯壁中间处呈不规则的“正弦曲线”分布,在触头边缘处呈凹面朝上的抛物线分布。纵向磁场滞后时间与设计参数的关系是:纵向磁场滞后时间随开距的减小而线性增加;随触头直径的减小而单调递减;随触头片厚度的增加而线性增加;触头材料从CuCr50变到CuCr25时纵向磁场滞后时间增幅显著;杯壁厚度和杯高度对纵向磁场滞后时间几乎没有影响。     

磁流体发电超导磁体的磁场与应力分析

大型MHD磁体是由鞍型超导线圈、不锈钢芯筒、玻璃钢填充体、层间绝缘绑扎带和扁钢带等组成的非均匀不连续体。本文针对二维简化模型,用有限元边界元耦合方法计算了二维磁场,得到了磁体力的分布。然后对磁体进行了有限元应力分析,考虑了层间的周向滑移和径向分离。所得结果对磁体设计具有实际意义,该方法对其它强磁体的设计也具有参考价值。     

动磁式永磁直线无刷直流电机气隙磁场的解析分析

为了解动磁式永磁直线无刷直流电机内气隙磁场的分布,用解析法对电机的气隙磁场进行了数学建模.通过求解拉普拉斯方程,计算了电机内气隙磁场的二维标量磁势,进而得到了电机内气隙磁感应强度的解析式.用建立的解析模型和有限元法分别对定子表面的气隙磁感应强度进行计算,发现两者的计算结果能够很好的吻合,验证了解析模型的正确性.用解析法讨论了占空比、磁极厚度和气隙长度变化对气隙磁感应强度产生的影响,结果表明气隙磁感应强度随永磁体厚度的增加而增大,但会逐渐进入饱和;而气隙磁感应强度也会随着气隙长度的变大而减小.通过对气隙磁场的分析,为相应电机的设计提供了依据.     

高压永磁同步电动机永磁体隔热分析

针对钕铁硼永磁体的居里温度点低,温度特性差等缺点,以315 kW、6 kV永磁同步电动机为例,分析了永磁体的温升情况.根据传热学原理,建立了样机转子的三维物理模型和数学模型,采用三维有限元方法对样机转子温度场进行计算,求解得到了实心转子永磁体的温度分布情况.考虑到永磁电机主要关心永磁体的温度,提出了在永磁体四周加隔热材料的方法,着重分析了永磁体周围隔热材料的作用.比较了永磁体上加隔热材料的几种情况下永磁体、起动笼条和电机整体温度的分布趋势.此方法为降低永磁电机永磁体温度提供了解决的途径,为以后永磁电机的设计提供了一定的理论依据.     

永磁体参数对双定子球形电机磁场影响的研究

永磁球形电动机采用不同的永磁体结构参数,对电机的电磁场会产生一定的影响。论文提出一种新型双定子永磁球形电动机,建立不同的永磁体参数的电机模型,对比分析不同参数的永磁体结构对电机电磁场的影响。利用三维有限元法分别对电机内外磁场进行建模分析,得到了气隙磁通密度径向分量分布数据。同时,针对永磁体的结构参数进行了静磁场磁通密度和磁场分布计算,建立了球坐标系下永磁体磁场有限元求解模型,进行对比分析。理论分析和实验结果表明了所设计结构的有效性,文中对转子永磁体的磁通密度进行了测试,与仿真计算结果一致。     

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。     

整体式双层永磁体涡流联轴器的设计与研究

基于对传统单层永磁体涡流联轴器的磁路分析,提出一种新型整体式双层永磁体涡流联轴器。将两层永磁体以N-S对应的形式贴装于中间背铁两侧,构成整体式结构;磁感线穿过中间背铁形成整体式磁路。通过二维层模型的矢量磁位法,建立了整体式双层永磁体涡流联轴器的改进数学模型并获得了其转矩解析解;为验证解析解,构建了该新型涡流联轴器的三维几何模型,采用有限元法仿真分析了其转矩性能。结果表明:所建数学模型较为准确、转矩性能相对较好。因此,该涡流联轴器具有实际应用意义,并对多盘涡流联轴器的转矩计算具有参考作用。     

Two-Dimensional Field Analysis of Cylindrical Machines with Permanent Magnet Excitation

The design of the magnetic circuit of permanent magnet machines differs from that of conventional wound field machines mainly due to the low magnetic permeability of the magnets. A two-dimensional field analysis is presented which takes the magnet leakage, the distribution of magnet MMF along its height, and the changing magnet width into consideration. The fundamental component of flux calculated by the model is compared with results obtained by finite element analysis for different magnet configurations covering a practical range of magnet dimensions. A comparison of machine performance predicted using this method with test results is also given.     

表面电机气隙磁密的分析计算

提出了计算表面电机气隙磁通量密度分布的分析方法.建立了表面电机磁场的分析模型,给出了磁标量位的拉普拉斯方程及一系列边界条件.用分离变量法获得了永磁体在气隙中产生的磁场强度和磁通量密度的分析表达式.将分析结果与试验结果进行对比,证明了分析方法的正确性,为进行表面电机对比研究、优化设计和机械动力学建模提供了基础.     

永磁导轨悬浮和导向磁力研究

为了寻求永磁悬浮导轨磁力的简便算法,基于由磁荷法和虚位移法给出的永磁磁力数值积分公式,结合两块平行矩形截面永磁体及永磁导轨结构特点,推导出永磁悬浮导轨解析磁力模型;根据介质分界面为平面的电流镜像法,得到了永磁体在铁磁体中的镜像,分析了永磁导轨的悬浮磁力和导向磁力。模型分析表明：两块截面平行永磁体的磁力分别与永磁体剩磁的平方和永磁体的纵向长度成正比,磁力随永磁体的横截面增大而增大,随永磁体的间距增大而减小;永磁导轨悬浮磁力随永磁导轨倾斜度增大而减小,导向磁力随永磁导轨倾斜度增大而增大。该模型通过代数运算就可得到精度较高的磁力计算结果。经验证,模型计算值和实验值吻合。     

内置混合式转子可控磁通永磁同步电机--记忆电机

提出了一种内置混合式转子可控磁通永磁同步电机.其径向永磁体采用钕铁硼,切向永磁体采用铝镍钴.通过定子直轴脉冲电流控制铝镍钴的磁化方向和强弱,使钕铁硼产生的磁通部分穿过气隙而部分被铝镍钴在转子内部旁路,永磁气隙主磁通从而受控.对两种情况下的电机内部磁场的分布进行了有限元计算和分析,说明提出的设想是可行的.