永磁同步电机定子振动特性分析

为了研究永磁同步电机电磁力导致电机振动与噪声问题,采用有限元法对电机气隙磁密进行分析,得到电机在空载运行时的气隙磁场和径向电磁力;接着对永磁同步电机定子系统进行模态分析,获得电机定子系统结构固有频率,分析了径向电磁力对电机模态振动影响;同时采用模态试验,并将有限元仿真数据与模态试验数据进行对比,验证了有限元模态分析的可靠性。结果表明:该永磁电机定子径向电磁力波频率与定子结构模态频率相差较大,不会因电机径向电磁力产生共振.,相关研究工作为永磁电机设计与优化提供参考。     

永磁电机气隙磁密大小对电机性能的影响

永磁电机气隙磁密的设计不合理将导致启动冲击大、启动峰值电流大及启动转矩大,对变压器与负载设备造成一定的损伤,在矿用环境下甚至造成爆炸事故,严重影响工厂安全性,采用有限元分析计算获取气隙磁密大小对电机性能的影响,为永磁电机的安全设计提供指导。     

轴向磁化永磁微电机磁场分析及设计方法研究

在轴向磁化永磁电机设计中,为研究尺寸效应对其性能的影响,采用有限元方法对这种双转子电机的磁场进行了仿真计算,得出了轴向磁化永磁电机转子的气隙磁密波形分布。分析了转子外形尺寸、充磁极数、磁体厚度和气隙长度对气隙磁密的影响,即随着气隙长度的增加,充磁极数多的其气隙磁密幅值的减小幅度大于充磁极数少的;随着磁体厚度的增加,气隙磁密为一上升曲线,当磁体厚度达到某一点时,气隙磁密幅值基本为一常数;减小转子直径时,随着磁体厚度的降低,平均半径处气隙磁密幅值的减小幅度越来越不明显,但为不使气隙磁密波形变形严重,永磁转子径向长度需至少大于1.5 mm。磁场分析结果可对该类电机微小型化过程中的设计起指导作用。对计算结果做了理论分析,并将计算结果和实验结果进行了比较,计算值和实测值基本一致。     

超高效电机采用低谐波绕组时空载铁耗研究

为了降低电机的损耗、提高电机的效率,对定子绕组进行重新设计。以Y180M-2电机为例,应用低谐波绕组理论,对电机定子绕组的排布方式和线圈匝数进行设计。通过有限元仿真,对比分析低谐波绕组电机和普通电机气隙磁场的谐波含量,计算得到铁芯不同部位的铁耗及其分布特点。分析结果表明:采用低谐波绕组后,电机气隙磁场谐波含量显著降低,其中3次谐波含量减少73.9%,5次谐波含量减少44.3%;采用低谐波绕组后,基波铁耗减少11.1%,谐波铁耗减少22.0%,总铁耗减少14.2%,有效地提高了电机效率。     

汽车EPS永磁同步助力电机设计

针对汽车EPS系统中助力电机性能要求,以额定功率500W、电压24V、转速750r/min的Y型三相永磁同步电机为设计基础,应用RMxprt模块和Ansoft Maxwell2D有限元模块,分析了永磁同步电机不同的永磁体尺寸及排列方式、气隙、极弧系数、电机细长比,槽口宽度等因素对电机性能的影响。结合电机设计经验公式和RMxprt模块,对汽车EPS系统中助力电机采用的永磁同步电机进行优化设计,同时结合Maxwell2D有限元模块对应用RMxprt模块设计的电机进行性能验证,设计出了符合汽车EPS系统助力特性需求的永磁同步电机。     

不同气隙长度对电机启动性能的影响分析

在电机设计过程中,只有选定了气隙长度,才能确定转子尺寸,因此电机气隙长度的选取十分重要,可以通过对电机性能的分析与计算来合理选取气隙长度。对于异步启动永磁同步电机,首先应考虑电机采用均匀气隙结构的情况,利用有限元法对异步启动永磁同步电机进行启动分析,得到不同气隙长度对电机启动性能的影响;再通过对启动转矩/转速、启动电流的分析对比,选择较为合适的均匀气隙长度。     

气隙偏心永磁电机绕组感应电势的快速计算与分析

制造过程中安装误差不可避免,复杂环境中长时间运行会导致轴承磨损,电机普遍存在不同程度的气隙偏心问题,分析气隙偏心后电机的性能对系统可靠性研究有重要意义。针对斜槽电机有限元建模复杂、求解耗时的问题,采用了一种由二维场分析数据合成三维场计算结果的等效算法,将整台斜槽电机分解成若干个直槽电机单元的串联形式,计算和分析了气隙偏心前后的表贴式无刷直流电机。针对样机数据,分析了等效算法的计算精度,对比了偏心前后的气隙磁场和感应电势。研究表明:气隙偏心会影响表贴式无刷直流电机的磁场分布,进而改变一相绕组中不同轴线位置的各个元件的感应电势,但绕组整体的感应电势却几乎不发生变化。研究结果能够为电机可靠性分析提供理论依据。     

空压机用高速电机电磁结构设计与仿真分析

针对燃料电池系统之供气子系统中的关键部件压缩机所使用的高速电机的结构设计和性能分析展开研究,完成符合应用要求的最优设计.针对具体空压机的应用,对比各种不同类型的电机,设计一款永磁同步高速电机.根据具体需求,确定电机设计方案,并在此基础上运用Ansofi软件完成对电机的建模;确定永磁同步电机的定转子结构以及气隙大小、永磁体充磁等具体参数,使其初步满足性能要求.然后对所得模型进行电磁特性有限元仿真,根据仿真结果不断优化电机结构.最后,针对所设计的高速电机气隙较大这一特点,通过RMxprt和Maxwell三维仿真计算对电机的端部漏磁情况做较为简单的结果分析.结果表明,电机端部的电磁特性的确发生了变化.     

磁钢充磁方式对高速永磁电机性能的影响研究

针对高速永磁电机的充磁方式问题,对一台250 k W,67 000 r/min高速永磁电机的径向充磁、平行充磁和Halbach充磁3种永磁体充磁方式进行了研究,对不同充磁方式给高速永磁电机气隙磁场、齿槽转矩、损耗的影响进行了分析。利用有限元分析的方法,根据实际的充磁方式,在有限元软件中建立了高速永磁电机模型,对高速永磁电机不同充磁方式下的性能进行了研究,对比分析了平行充磁、径向充磁及Halbach充磁这3种充磁方式对高速永磁电机气隙磁场、齿槽转矩、定子空载铁耗、转子涡流损耗、额定运行时总损耗等的影响,并且总结了高速永磁电机理想的充磁方式。研究结果表明:采用平行充磁方式时高速永磁电机的气隙磁密波形更趋于正弦、齿槽转矩更小,电机的总损耗最小,运行性能更优。     

无刷直流电机的设计及优化

首先,详细研究了提高电机性能的关键性因素,针对无刷直流电机高功率密度设计要求,结合电机学设计理论,通过分析计算,确定电机的极槽配合、永磁体材料及尺寸、定子绕组、定子槽型、定子铁芯结构,完成无刷直流电机的本体电磁设计;然后,通过Ansoft Maxwell仿真软件,构建二维场—路耦合模型,通过有限元方法分析计算电机的稳态场和瞬态场,重点分析了电机的磁力线分布、磁通密度分布和齿槽转矩;最后,针对裂比、长径比、极弧系数、槽口宽度、气隙长度进行优化设计,合理设置参数变量,以齿槽转矩及气隙磁密谐波为优化目标,通过优化尽可能减小齿槽转矩,抑制谐波,最终得到优化设计方案。     

基于Ansoft的轮毂式无刷直流电动机齿槽转矩分析

轮毂式永磁无刷直流电动机作为电动车驱动系统的关键部分应用日益广泛,然而其固有的齿槽转矩引起电机的振动和噪声,并影响低速性能。以外转子永磁无刷直流电机为研究对象,应用Ansoft/Maxwell2D软件进行设计分析,结果表明,选择分数槽绕组,合理选取极弧系数和极槽配合是抑制齿槽转矩比较有效、实用的方法。     

调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算

针对有限元法(Finite element method,FEM)计算调制式永磁齿轮的气隙磁场及转矩时,计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长等缺点,采用"场"、"路"结合的分析方法,建立适于计算机建模的气隙磁场及转矩的数学解析模型。根据恒定磁场中的标量磁位理论,通过求解不同边界条件下的微分方程,获得调制式永磁齿轮中高速永磁圈在无调磁环状况下的气隙磁场数理模型;将引入调磁环后所产生的调制效应表示为等效磁路中的气隙磁导,进而获得调制函数,并以此建立高速永磁圈在有调磁环状况下的气隙磁场数理模型;再将低速永磁圈中的永磁体等效为电流模型,并根据电流在磁场中所受的洛仑兹力进行转矩建模。经算例计算表明,所建模型与FEM计算精度相当,但速度更快,且适于计算机程序化,易于实现调制式永磁齿轮的结构参数分析与优化。     

基于场路耦合法的大型异步电机气隙磁场研究

电机气隙谐波磁场影响电机的转矩特性、附加损耗和振动噪声等,准确计算电机电磁场尤其是气隙磁场的分布显得尤为重要.利用ANSYS软件,基于场路耦合法,建立大型异步电机电磁场场路耦合分析模型,通过对大型异步电机的电磁场进行计算,得出样机在不同运行状态下的磁力线分布图.在此基础上,分析空载和额定运行状态时电机的气隙谐波磁场,研究电机气隙磁场谐波成分与电机开槽和电机负载的关系,为大型异步电机性能的优化提供理论依据.     

Three-dimensional electromagnetic analysis and design of permanent magnet retarder

An eddy current retarder for vehicles generates much heat when it works continuously, which leads to serious decline in braking torque. This paper proposes a novel permanent magnet retarder (PMR) for vehicles, whose cooling system connects with engine cooling-water. A three-dimensional finite element model is developed to model the electromagnetic behavior of a permanent magnet retarder under a constant speed. The magnetic field and eddy current field in PMR are numerically solved by a finite element method. By accounting for the nonlinear permeability of the rotor and the weakened effect in the magnetic field that is generated by the eddy current magnetic field, the calculation accuracy of air-gap magnetic field is enhanced. Experiment shows that the temperature of the retarder is less than 150°C, and the braking torque keeps the hard characteristics curve. The calculated air-gap magnetic flux density is fairly good agreement with the measured one.     

轮毂式永磁无刷直流电机空载气隙磁密波形的模拟分析

针对轮毂式永磁无刷直流电机空载气隙谐波含有大量的谐波问题,采用有限元法设计轮毂式永磁无刷直流电机,对影响其性能的空载气隙磁密波形进行了数值模拟,降低了谐波损耗,提高了轮毂电机的性能.通过正交试验法改变定子齿槽宽度、气隙大小和磁极厚度,减少了气隙磁密谐波的含量,并通过绘制因素水平影响趋势图,分析了各个因素对于电机空载气隙...     

Analysis of the magnetic force and the torque in a brushless DC motor

As permanent-magnet motors and generators produce torque, vibration occurs through the small air gap due to the alternating magnetic forces created by the rotating permanent magnets and the current switching of the coils. The magnetic force can be calculated from the flux density by finite element methods and the Maxwell stress tensor in cylindrical coordinates. The transition of the magnetic force with the rotation of rotor and the commutation of current, was analyzed by assuming the quasi static magnetic field. The cogging and the commutating torques were also investigated by integrating the magnetic shear force in a small air-gap. In addition, the characteristics of these forces and torques were also investigated by multi-dimensional spectral analysis, so that this paper makes it possible to predict the frequency spectrum of magnetic force and the torque in a brushless do motor.     

调磁式异步磁力联轴器三维气隙磁场研究

针对一台14对极21个调磁极片的调磁式异步磁力联轴器,为研究其气隙中永磁磁场与调制磁场的空间分布规律,利用有限元模拟的方法,得出静态与瞬态下三维气隙磁场的分布及周期性;基于等效面电流法,采用Matlab软件进行离散化编程求解,得到外气隙永磁磁场沿径向、周向及轴向的三维空间分布及周期性;采用多维高精度数字化测磁装置对联轴器的永磁磁场及调制磁场进行两种不同方案的三维测量。结果表明,永磁磁场与调制磁场均呈现周期性分布,其周期数分别为14、7;瞬态下气隙磁场的磁感应强度幅值大于静态时的幅值;气隙磁场存在端部效应,气隙磁场径向与周向分量的端部磁场小于中间磁场,轴向分量则相反;测量结果与模拟结果、解析结果具有很好的一致性。     

电动机-弹性连杆机构系统参激振动的耦合研究

以三相交流电动机-弹性连杆机构系统为研究对象,基于电机转子普遍存在振动偏心这一情形,针对三相交流电机转子振动偏心时不均匀气隙的气隙磁场对系统的影响,利用有限单元法建立了系统的非线性耦合动态方程,采用多尺度法对系统的参激振动和强迫振动的耦合机理进行了研究,分析了该类系统发生参、强共振的条件。研究表明:电机转子振动偏心时不均匀气隙的气隙磁场和自激惯性力的联合作用,是导致该类系统出现参激振动和参、强共振的主要原因。     

ESP液压单元电磁阀电磁场动态特性分析

汽车ESP液压单元的电磁阀动态特性对ESP的性能起着至关重要的作用。采用有限元法,以ANSYS软件为平台建立电磁阀电磁场有限元模型,在此基础上分析了在不同工作气隙与线圈电流时电磁阀动铁的电磁力和线圈的自感系数动态响应特性。     

两自由度可控连杆机构系统在电磁参数激励作用下的主共振分析

以两自由度可控连杆机构系统为研究对象,针对电机转子偏心时不均匀的气隙磁场,分析其实际运行状态的机电耦合关系,应用有限单元法建立系统的机电耦合非线性动态模型.并利用此模型,借助多尺度法,对系统由伺服电机电磁参数激励作用下的主共振进行分析,得到系统在此情况下的一阶近似定常解,揭示系统主共振机理.