稀土永磁电机气隙磁场的研究和参数计算

用有限元方法分析计算了稀土永磁电机的气隙磁场,并将快速傅里叶变换方法(FFT)引入电机气隙磁场的波形分析中,准确快速地得到了稀土永磁电机气隙磁场的基波和谐波幅值,通过电枢反应磁场的计算,较准确地计算出稀土永磁电机的交直轴电枢反应电抗,最后对试验电机进行了实际测试,得到了令人满意的结果。     

基于有限元法和傅立叶变换求解稀土永磁同步电动机空载反电势

本文用有限元方法计算了烯土永磁电机的气隙磁场，并用傅立叶变换代替传统的傅立叶级数是磁场的波形分析，准确快速地得到了烯土永磁电机气隙磁场的基波，较准确地计算出了烯土永磁电机的空载反电势，最后对800W的试验样机进行了实际测试，得到了令人满意的结果。     

用有限元法求解稀土永磁同步电机电磁转矩

用有限元法计算稀土永磁电机的气隙磁场，并用傅立叶变换代替传统的傅立叶级数进行波形分析，利用麦克斯韦应力张量法和磁通法计算出电磁转矩．得到较好的结果。     

平板式永磁直线电动机二维空载气隙磁密解析分析及仿真

准确计算永磁磁极产生的气隙磁场分布情况对永磁电机初期设计计算及后期优化设计非常重要.在不考虑边端效应及忽略铁心饱和的前提下,推导了基于等效面电流模型的平板式永磁直线电动机空载气隙磁场的解析表达式,并得到了该种电机气隙磁场的分布情况.计算结果与二维有限元仿真进行对比,结果表明用该方法计算结果的波形及幅值与有限元的计算结果能够很好吻合,证明了该方法是正确的、可靠的,为采用平板式永磁直线电动机优化设计和性能分析提供了基本分析手段.     

基于不等厚永磁体的非均匀Halbach型PMSM气隙磁场解析及性能研究

Halbach阵列永磁电机的气隙磁场相对于一般的永磁同步电机正弦性更好,转矩输出性能更优秀,对气隙磁场进行准确的计算是其后续设计、计算和优化的基础。本文提出了一种采用主辅极不等厚磁极来优化不均匀Halbach阵列性能的电机模型,以2:1的主辅极比例厚度为例,推导出了计及极间隔断的不等厚磁极Halbach永磁电机的径向气隙磁场解析解,该模型在有限元软件中得到了验证。在此基础上对比了在若干组常见的永磁体所占角度配比下,等厚磁极Halbach电机和不等厚磁极Halbach电机的齿槽转矩、磁场畸变率等性能指标,发现了不等厚度磁极Halbach型永磁电机在削弱齿槽转矩和降低磁场畸变率方面的明显优势。     

空心杯电枢稀土永磁直流电动机

空心杯电枢稀土永磁直流电动机是一种高性能的电动机,已在国内外引起重视并得到发展。这种电动机的永磁磁极是不带有极靴,并直接面向气隙的,所以它的气隙磁场与传统的直流电动机不同,传统的设计方法已难以适应。本文用有限元法计算了空心杯电枢稀土永磁直流电动机的二维磁场。对于被均匀磁化至饱和的稀土永磁铁的性能在有限元计算中的处理,提出了“周界等效面电流法”,使计算不但较简单,也较准确,改进了有限元法中过去对永磁体处理的某些方法。采用非线性稳定磁场的有限元计算程序,对外径为4.5厘米的空心杯电枢稀土永磁直流电动机的磁场在IBM-PCXT微型计算机上进行了计算;并从场量出发,计算了电动机的性能。计算结果与实验数据取得了较好的一致。     

定子开槽表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析法

针对表贴式永磁电机定子开槽后的转子偏心空载气隙磁场解析问题,结合正则摄动理论建立其全局解析模型.将解析区域划分为永磁体、气隙和槽区域,通过各子区域之间的边界条件,求解拉普拉斯方程或泊松方程.叠加气隙磁密的零阶分量和一阶分量,得到偏心气隙磁场分布.解析解与有限元解的比较结果表明,气隙磁密、齿槽转矩和不平衡磁拉力计算准确,验证了解析模型的可靠性.所述解析方法计算快速准确,便于分析表贴式永磁电机转子偏心磁场.     

Halbach励磁的无刷无铁心被动补偿脉冲电机设计

设计了一种Halbach永磁阵列励磁无刷无铁心被动补偿脉冲电机。从Halbach永磁阵列的原理入手,介绍了该种电机的结构和特点。采用解析计算方法,求解了气隙磁场泊松方程,得到了气隙磁场解析解。利用有限元数值仿真方法,分析了Halbach磁阵列励磁CPA与普通永磁励磁CPA的气隙电磁场分布,得到了决定电机气隙磁场的部分因素,证明了解析方法的正确性,并反映出该设计的可行性和优越性。     

阶梯气隙结构对U型单相永磁电机自起动性能的影响

针时单相永磁同步电机不能自行起动的问题,采用阶梯气隙结构,使电机静止时在定位转矩的作用下定转子磁场之间存在相位差角,从而实现自起动.利用二维有限元计算的方法,分析阶梯气隙结构对电机电枢磁场和永磁体磁场的影响.针对永磁磁场,利用虚位移法对电机转子在不同位置时的定位转矩进行计算,求得永磁电机的转子初始相位角.得到一系列有关定位转矩、初始相位角与阶梯气隙结构参数之间的关系曲线.利用时步有限元法对U型单相永磁同步电机的起动过程进行动态模拟仿真,通过转速曲线证明了合理的阶梯气隙结构有利于永磁电机实现自起动.     

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.     

稀土永磁同步电动机气隙磁场的研究

研究稀土永磁同步电动机气隙磁场特点,采用有限元法对典型规格进行仿真计算,求出空载气隙二维磁场的磁密分布曲线,并实测样机的空载气隙磁密和实际波形曲线.讨论了采用气隙隔磁法时,隔磁桥尺寸和气隙长度对永磁同步电动机空载气隙磁场和运行性能的影响.     

永磁同步电机转矩脉动和振动噪声抑制

抑制转矩脉动和振动噪声是设计永磁同步电机的难点之一。通过对永磁同步电机齿槽转矩形成机理进行分析,考虑极弧系数和大小极磁极结构对齿槽转矩的影响。基于等效面电流法对永磁同步电机的气隙磁场进行建模。采用粒子群算法优化了永磁同步电机的极弧系数,利用大小磁极结构配置方式,降低了气隙电磁力谐波对转矩脉动幅值影响较大的阶次,从而实现抑制电机齿槽转矩的目标。将永磁体优化前后的转矩脉动和噪声幅值进行对比表明,该方法可有效地降低永磁同步电机的转矩脉动和振动噪声。     

钕铁硼永磁无刷直流电动机的磁场分析

永磁无刷直流电动机磁场分布的定量确定对电机性能的预测极为重要。文中通过电磁场理论分析精确预测电机各部分磁场分布和气隙磁通密度波形，并研究了磁体化方向，极对数，极弧系数和气隙长度对磁场和气隙磁通密度分布的影响，进行了有限元分析结果与实测值的比较，计算和试验值较吻合     

轴向磁通永磁同步电机气隙磁场解析计算

针对双定子单转子表面嵌入式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁场进行了解析研究。建立了气隙磁场的解析模型,将轴向磁通电机等效成直线电机并建立了等效面电流模型来求解空载工况下的气隙磁场。根据电磁场理论中的唯一性定理,给出了满足泊松方程的边界条件,并将分离变量法应用于泊松方程的解析解来计算电机三相定子电枢绕组作用下的气隙磁场。通过将空载下的气隙磁场与电枢绕组作用下的磁场叠加来预测电机负载工况下的气隙磁场。最后用三维有限元仿真计算结果与解析模型的计算结果相比较,证明了解析法可以有效地计算轴向磁通电机的气隙磁场,为轴向磁通永磁同步电机的解析分析和优化设计提供了基本手段。     

数值解析结合法提高电机磁场后处理计算精度

气隙磁场对电机的性能分析十分重要，但是气隙网格的存在使电机磁场后处理计算难以达到满意的精度。采用数值解析结合法计算旋转电机磁场，气隙内无网格，转子可以自由转动，能方便地计算电机感应电动势和电磁转矩，并能容易地找到齿槽定位转矩的最大值，计算精度也相应提高。计算了一台非均匀气隙各相解耦永磁同步电动机的感应电动势和齿槽定位转矩，电动势波形和实验波形取得很好的一致，证明了方法的正确性和有效性。     

定子开槽永磁同步电机气隙比磁导解析计算

采用镜像和保角变换相结合的方法计算定子开槽永磁同步电机的气隙比磁导。以光滑转子铁磁表面为镜面,将定子开槽永磁同步电机气隙原像及其镜像作为解析模型,经过多次保角变换得到气隙比磁导解析公式。解析模型考虑了齿槽之间的影响、定子开槽对气隙磁场径向分量和切向分量的影响,解析公式可用于定子开槽永磁同步电机的励磁磁场、电枢反应磁场、电磁力和齿槽转矩。在解析模型的基础上,对某定子开槽永磁同步电机单个齿槽指定路径上和气隙区域内气隙比磁导进行求解,与有限元结果相比较,表明了所提解析方法的准确性。     

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。     

磁分路式径向结构混合励磁同步发电机的结构及原理分析

针对永磁同步发电机输出电压调节困难的缺陷,设计了一种磁分路式径向结构混合励磁同步发电机,通过调节励磁电流,利用磁分路结构能够方便地调节电机的气隙磁场。描述了电机的结构、工作原理,讨论了磁分流点、磁不分计算方流点和负载平衡点的概念,定性分析了磁分流点和磁不分流点时气隙磁通的大小,利用二维有限元法计算了磁分流点、磁不分流点和负载平衡点的位置。理论分析和实验结果表明：在磁分流点时,电机的气隙磁通最小;在磁不分流点电机的气隙磁通最大。功率因数和负载变化时,通过调节励磁电流的大小,电机的端电压可以保持不变。     

电动汽车用PMSM电磁设计及其转矩控制

对电动汽车用永磁同步电动机进行了研究,分析了一台电动汽车用永磁同步电机功率、电枢直径、转子结构等性能参数选取以及电磁设计方法。针对电动汽车用永磁同步电机气隙谐波畸变率、转矩脉动大等问题,提出采取偏心气隙结构改善电动汽车用永磁同步电机气隙谐波畸变率、转矩脉动特性。并搭建以最大转矩电流比控制策略为基础的电动汽车用永磁同步电机调速控制系统。通过AnsoftMaxwell和Matlab仿真和试验验证本文提出的电动汽车用永磁同步电机设计方法和控制策略的正确性和有效性。