Halbach磁场阵列的特性分析

提出了一种基于永磁同步平面电动机的Halbach磁场阵列.首先通过磁标势方程和边界条件对Halbach磁场阵列分布进行分析;其次用解析的方法分析磁场阵列的特性;最后用Halbach磁场阵列与Asakawa和Chitayat两种典型的磁场阵列进行特性比较,通过比较证明Halbach磁场阵列各项特性均有优越性.     

无槽永磁直线同步电动机磁场分析

采用等效磁化电流法分析无槽永磁直线同步电动机初、次级的等效电流密度；通过二维解析法和有限元法分析电动机不同气隙时的气隙磁场变化。通过以上两种方法的比较，得出气隙磁场变化的结论，可供研究设计该类电机的人员参考。     

基于Halbach阵列的永磁球形电动机磁场

Halbach阵列永磁电机与常规磁体结构电机相比,具有更接近正弦的气隙磁密分布、更大的气隙磁通及良好的自屏蔽作用等特性.因此,Halbach阵列永磁电机具有效率高、体积小、重量轻等优点.本文提出一种Halbach阵列永磁球形电动机,介绍了其基本结构和工作原理,并给出了转子磁极的Halbach阵列充磁规律.以转子4极、每极3块Halbach阵列磁体结构为例,对其磁场进行了分析,得出了磁场三维解析模型,并对磁场沿球坐标ψ和θ两个方向的谐波含量进行了研究.最后采用有限元方法对磁场进行了分析.     

梯形Halbach永磁阵列空心直线同步电动机特性的解析计算与优化

提出了一种新型的双边不对称梯形永磁空心直线电动机。首先使用等效磁荷法建立了梯形单块磁体的三维空间磁场解析模型,再由叠加原理得到双边Halbach阵列空心电机的气隙磁密三维模型。在考虑线圈横向端部效应的基础上,推导出电机运行过程中的反电动势与电磁推力的表达式。利用解析模型分析了梯形磁体阵列气隙磁密谐波分布的规律,并对其进行优化;三维有限元仿真结果表明所提解析模型具有较高的准确度,同时采用经过优化的梯形阵列定子,可以达到提高气隙磁密正弦性从而减小推力波动的目的。     

圆筒型永磁同步直线电动机气隙磁场分析

气隙磁场是决定直线电动机性能的关键因素。利用有限元软件Ansoft Maxwell2D分析了3种不同动子结构圆筒型永磁直线电动机的气隙磁场。分析比较了3种动子无槽和有槽电动机的气隙磁场特点,分析了结构参数对电动机气隙磁场的影响。分析表明Halbach动子电动机气隙磁场强度较大,轴向磁化动子电动机气隙磁场接近正弦形,而径向磁化动子电动机气隙磁场十分接近矩形。分析结果为圆筒型永磁直线电动机的动子选择和设计提供了依据。     

Halbach交替极永磁同步直线电机特性分析

提出一种Halbach交替极永磁同步直线电机(HCP-PMLSM),利用有限元法对隐极、交替极和Halbach交替极三种次级结构永磁同步直线电机的空载电动势、电磁推力、磁阻力及推力波动等电磁特性进行计算与对比,并优化了HCP-PMLSM的磁极尺寸,以进一步提高其推力。针对HCP-PMLSM推力波动偏大的问题,提出一种次级双边错齿结构HCP-PMLSM对推力波动进行抑制,并分析了HCP-PMLSM的自感、反电动势、推力和推力波动等电磁特性。最后,制作了双边错齿结构HCP-PMLSM样机,并进行了实验,实验结果验证了理论分析的正确性。     

Halbach永磁阵列空间磁场的解析计算

对Halbach永磁阵列空间磁场的解析表达式进行了研究。首先,根据安培分子环流假说,用面电流对矩形永磁体的空间磁场等效,从而推导出其空间磁场的表达式。其次,通过叠加原理和坐标变换,得到了Halbach阵列磁场的计算公式。最后,通过2D和3D有限元法对解析公式进行了验证,证明了提出的解析公式能较为准确地模拟包括阵列端部在内的各处磁场分布情况,比目前广泛采用的正弦法有更高的精度。     

永磁直线同步电动机非正弦磁场数学模型研究

电机传动系统大都采用变频器供电,输出的是非正弦电压和电流,因此产生非正弦磁场,永磁直线同步电动机也如此。初步建立了永磁直线同步电动机时空三维非正弦电磁场的数学模型。模型在空间上采用体电流密度等效初、次级激励场源,充分解决了直线电动机的结构开断、边端效应等问题;在时间上考虑了非正弦供电的情况,最后用傅里叶变换对该模型进行解析计算,其计算结果和实验结果吻合。     

永磁同步伺服电动机气隙磁场优化设计

该文对永磁同步电动机气隙磁场进行了优化设计.针对平行充磁方式,提出了一种不等厚磁钢的设计方法,使电机空载反电动势呈正弦分布以及降低由较低次气隙磁场谐波引起的力矩波动成分.利用有限元仿真软件Ansoft对二维电机模型进行分析求解,计算结果表明该不等厚磁钢能够使气隙磁密波形接近正弦.     

Halbach阵列用于盘式无铁心永磁同步电动机的结构仿真研究

介绍了一种新型Halbach永磁体阵列的基本形式、特点及其在盘式无铁心永磁同步电动机中的应用,并利用FEM对该型电动机中的Halbach永磁体阵列的最佳结构及特点进行了仿真分析。说明样机电动势接近正弦,损耗降低,效率提高。     

Halbach型永磁阵列的磁场分析

以平面电机课题中采用的Halbach阵列为例,采用一种永磁阵列的通用分析方法对磁场进行了解析计算和谐波分析,利用ANSYS对径向和Halbach阵列的磁场进行了仿真和比较,最后用MATLAB对ANSYS的磁场仿真结果进行了谐波分析.计算和仿真结果表明,Halbach阵列具有磁单边特性,且磁场在强侧具有优良的正弦特性.     

Halbach永磁阵列磁场解析求解及推力建模

对于无铁心动铁式长行程直线电机,其动子Halbach永磁阵列长度小于定子线圈沿运动方向的长度,为线圈切换简单及提高磁场的利用率,使得通电线圈范围大于永磁阵列产生的磁场范围,此时通电线圈数目不发生变化,需利用到永磁阵列的端部磁场.由于端部磁场的畸变产生端部效应,引起的推力波动将影响电机的运动精度.为此,需要建立准确的包含端部效应的Halbach永磁阵列磁场模型.以无铁心动铁式永磁同步直线电机为研究对象,考虑端部效应,采用修正的傅里叶级数形式推导出了伪周期内完整的Halbach永磁阵列磁场解析模型,并利用Maxwell应力张量法建立了电机推力模型.通过磁场有限元仿真、推力测试,对比结果验证了所提方法的准确性和有效性.     

Halbach型磁钢的永磁电机气隙磁场解析计算

随着稀土材料价格上涨、永磁电机成本增加,合理的设计Halbach磁体结构,可充分挖掘Halbach永磁电机磁钢的潜力.分析了每极三块的Halbach磁体磁化规律,建立了Halbach型永磁电机气隙磁通密度的解析模型,该解析法计算的气隙磁场与有限元方法计算结果吻合,验证了解析模型的正确性;研究了充磁角度对气隙磁通密度的影响,结合充磁角度传统计算公式,给出了极间有间隔的Halbach磁体充磁角度的计算公式;通过解析模型分析极弧系数和极对数对Halbach永磁电机气隙磁通密度切向分量的基波幅值和波形正弦性畸变率的影响,给出不同极弧系数、充磁方式和极对数时Halbach永磁电机气隙磁场的变化规律.     

基于磁荷法的环形Halbach永磁阵列三维磁场计算

提出一种新的适用于永磁体三维磁场的计算方法。将没有自由电流的永磁体产生的磁场视为有源无旋场,其源为磁化强度的散度。类比于电场设定磁荷与标量磁位,从而简化场量的计算。以环形Halbach永磁阵列为算例,用VC++开发的程序可以快速得出三维磁场解。与ANSYS仿真数据对比表明,该方法正确且计算精度与有限元方法相同。     

离散Halbach磁体电机开路磁场分布的计算方法

通过对90°-Halbach磁体的分析,得到其分析模型和磁场计算表达式.该模型和公式是建立在极坐标基础上的,首先对永磁体的磁化强度作Fourier级数分解,再列出标量磁位磁场基本方程,最后利用边界条件将两者结合,求出磁场分布.文中对公式结果进行了分析并同有限元的计算结果作对比.虽然在公式推导过程中是以内转子、90°-Halbach电机为例,但是该方法却适用于各种角度、各种形式的Halbach电机,具有普遍意义.     

基于伪周期的Halbach永磁阵列三维磁场端部效应建模研究

对于无铁芯动铁式长行程平面电机,其动子Halbach永磁阵列端部磁场的畸变将产生端部效应,由其引起的推力波动将影响平面电机定位与运动精度。建立准确的包含端部磁场的Halbach永磁阵列三维磁场数学解析模型,是电机推力建模、避免推力波动、提高端部磁场利用率及降低单个线圈能耗的基础。以无铁芯动铁式永磁同步平面电机动子Halbach永磁阵列为研究对象,分析了Halbach永磁阵列中磁场类正弦区与端部畸变区的磁场特性,通过将Halbach永磁阵列外边缘磁场衰减至零的特征边界间距定义为机械伪周期,并采用新的傅立叶级数及空间积分技术,推导出了完整的Halbach永磁阵列全空间磁场三维数学解析表达式。通过与有限元计算及现有磁场解析计算方法的对比,结果验证了提出的磁场建模方法的准确有效性。     

组合式Halbach阵列磁场分布特性研究

介绍了Halbach阵列原理和组合式Halbach阵列的自屏蔽效应,并讨论了组合式Halbach阵列的气隙磁密与磁钢厚度的关系,同时还对环形组合式Halbach阵列与表贴式永磁电机的气隙磁密基波进行了对比研究,揭示组合式Halbach阵列的磁场分布特点和在直线电机和旋转电机中的设计规律。实验结果很好地验证了所讨论模型的正确性。研究对永磁伺服电机设计和研究具有工程意义。     

一种Halbach永磁平面电机阵列磁场分析

介绍了一种应用于高精度平面电机的新型Halbach磁阵列的基本结构,并通过建立相应的解析数学模型,对此种磁阵列的磁场进行了精确的解析分析,得出了相应的解析公式。该方法能够取代繁琐耗时的三维有限元计算,并且具有精度高、易实现的特点。通过与有限元法进行比较,对比结果证明了本解析法的正确性,为高精度平面电机磁场计算提供了一定的理论基础。