U型无铁心永磁同步直线电机气隙磁场有限元分析及实验研究

永磁同步直线电机由于自身的纵向开断以及绕组分布不对称,造成独有的纵向和横向边端效应,引起磁场的畸变,使得磁场分析较为困难.采用有限元法分析U型无铁心永磁同步直线电机的气隙磁场,以降低其分析难度.通过有限元分析和物理样机实验相结合的方法,对电机气隙磁密分布进行了比较,证实了有限元法简便,而且准确性高.     

无铁心圆筒型永磁同步直线电动机磁场分析

解析法有效解决了有限元法在圆筒型直线电动机中求解时间过长的问题,目前解析法大多针对有铁心圆筒型直线电动机进行分析,罕有对无铁心圆筒型永磁同步直线电动机（ITPMSLM）的分析。鉴于此,本文采用分离变量法求解ITPMSLM磁场问题。首先建立电动机的子域解析模型,然后采用分离变量法获得空载时刻气隙磁通密度的解析表达式,并推导得到电动机的反电动势和推力表达式,最后进行有限元仿真,结果证明了该解析法分析ITPMSLM磁场问题的有效性。     

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。     

轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的设计

介绍了轮用轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的结构形式，探讨了这种新电机的设计特点，重点解决了电机主要尺寸确定和磁路分析计算问题，最后给出了一种磁极形状和线圈形状的优选方案。     

无铁心轴向磁通永磁电机的磁场解析计算

轴向磁通永磁电机磁场呈三维结构且磁路复杂,采用有限元法求解电机的气隙磁场将会耗费大量的建模及仿真时间,针对该问题,采用解析法对电机的空载磁场进行计算,通过将电机沿径向分成多个截面,使三维的轴向磁通电机等效为多个二维直线电机的组合体,在直角坐标系中求解拉普拉斯方程,得到矢量磁位,代入边界条件对磁场进行求解。计算电枢反应磁场时,采用多层电流片法进行求解,与有限元仿真结果对比,验证了解析法的可行性,提高了无铁心轴向磁通永磁电机磁场计算和电机参数设计的速度。     

表贴式永磁电机转子无铁心解析法磁场分析

在高效节能电机应用领域,电机铁心一般采用无导磁材料,即转子无铁心在电机设计时会优先考虑,但相关对其只是采用有限元法进行分析,而采用解析法分析却非常少见.针对表贴式永磁电机转子无铁心结构,通过建立电机空载场解析模型,分析表贴式永磁电机转子无铁心的充磁方式、气隙磁通密度、反电动势等参数,并利用有限元法对解析模型进行了相关验...     

横向磁场永磁直线电机

介绍了横向磁场永磁直线电机的工作原理,结构特点及其发展状况,概括了其发展前景。     

盘式无铁心永磁同步电动机设计

介绍了一种新型盘式无铁心永磁同步电动机的基本结构,探讨了这种电机的设计特点,给出了电机的主要尺寸确定方法,并利用有限元法(FEM)对电机磁场进行了分析。     

U形无铁心永磁直线发电机简化建模方法研究

U形无铁心结构的直线发电机具有惯性小、起动推力小等优点,应用于波浪能发电领域,可以在较小的波浪下起动发电.从发电机角度对该结构的电机磁场进行了建模分析,并建立解析模型和有限元模型.利用诺伊曼边界条件将该模型简化为最小周期,同时针对直线发电机往复运动的特殊模式,提出了一种时步求解过程中的坐标系映射变换方法,将一个恒速周期...     

定子无铁心轴向磁场永磁轮毂电机损耗分析及效率优化

减速装置的引入使得轮毂电机分布式驱动系统对电机本体的效率提出了更高的要求。为了实现定子无铁心轴向磁场永磁轮毂电机在其常用工况下的高效率,该文分析了利兹线和扁线对定子槽满率的影响规律,建立了不同线型绕组的交流损耗计算模型,对不同线型绕组电机的交直流铜损进行了计算与对比分析,并基于损耗产生机理提出扁线绕组分股和换位的交流损耗抑制方法。在此基础上,针对轮毂电机驱动系统的常用工况,对不同线型绕组电机的损耗和效率进行全面对比。结果表明,采用该文提出的效率优化方法可以实现扁线绕组的低损耗及电机的高效率,使用改进型扁线绕组的定子无铁心轴向磁场永磁电机适合作为减速驱动轮毂电机应用,尤其是对转矩需求较高的轮毂电机。试验结果验证了理论和仿真分析方法的正确性。     

常导高速磁浮列车电磁场的研究

常导高速磁浮列车由长定子直线同步电机驱动,其定子由轨道构成,转子由车载悬浮电磁铁构成,其悬浮和推进电磁场的研究对保证列车悬浮系统和推进系统的性能和可靠性具有重要意义.采用有限元法研究了常导高速磁浮列车的悬浮和推进电磁场.分析和计算结果表明,由于定子齿槽和材料不连续的影响,悬浮力和推力都存在六倍频的波动.     

圆筒型直线感应电动机温度场的有限元计算

用伽辽金有限元法计算了往复运动的圆筒型直线感应电动机的动态温度场。在计算中,考虑了材料的电阻率及导热系数在动态过程中的变化。计算结果与试验结果吻合较好。     

EMS型磁悬浮列车瞬态电磁场有限元分析及其悬浮力和牵引力特性研究

利用Ansys单元生死技术和磁接触单元,提出了EMS型磁悬浮列车直线同步电机时变电磁场瞬态分析的计算模型。以TR08磁浮列车直线电机为研究对象,分析了车速430 km/h,转子移动半个周期,一个定子极距工况下,气隙磁场的瞬态变化和牵引力、悬浮力的波动情况。得出在半个周期内,悬浮力和牵引力均存在3倍频波动,但牵引力波动相对幅度较大;电枢电流的相位角对悬浮力和牵引力存在明显影响;功角90°时的气隙合成磁场中,转子直流励磁磁场占有绝对优势等结论。     

Magnetic field analysis by the edge element FEM

Several useful techniques are presented for magnetic field analysis by the edge element FEM. The relations of nodal, edge, and facet shape functions are visualized as important properties using the differential operators of gradient and rotation. These shape functions and the rotation of edge shape functions are presented for tetrahedral, prismatic, pyramidal, and hexahedral elements. Furthermore, the method of determining coil current distributions satisfied with conservation of current is shown using a current vector potential and a surface tree gauge condition for open‐loop coils and closed loop coils. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 154(1): 59–65, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20168     

直线电机不均匀气隙磁场解析计算方法

直线感应电机运行时,其初级和次级之间可能因不平行而形成不均匀气隙,从而造成电机磁场分布变化。对于这种不均匀气隙的电机磁场分布的计算,沿用传统的基于均匀气隙的公式则会使误差增大。为解决此问题,首先基于电磁场理论,提出了一种不均匀气隙直线感应电机磁场的解析计算公式;其次根据直线电机特性对解析公式进行修正;最后将解析公式计算结果与有限元方法计算得到的气隙磁场分布结果进行了对比。对比结果表明,这种考虑了气隙不均匀的解析磁场计算方法相比不考虑气隙不均匀的计算,其平均误差减小50%以上,为直线感应电机的设计和控制效果的提升提供了一种有益的参考。     

应用数值解析结合法计算旋转电机磁场

采用数值解析结合法计算旋转电机的二维磁场,推导出计及电机极对数时的气隙磁场的解析表达式,并用矢量磁位相等的交界条件连接磁场的数值和解析方程。以一台永磁无刷电机的磁场计算为例,通过与有限元法的计算结果比较,验证了本文方法的正确性和有效性。     

Characteristic analysis and trial manufacture of permanent‐magnetic type linear generator

This paper describes the design and trial manufacture of a linear generator which can convert any mechanical vibration of an automobile to electrical energy. A mover, which includes permanent magnets, is linearly driven through a stator by vibrations. The Nd‐Fe‐B magnets in the mover are placed facing the same magnetic poles in order to produce a change of magnetic flux in the coils of the stator. The coils are placed in the stator with the same intervals as the magnets. Successive coils are wound in opposite directions and are connected in series. A magnetic iron core covering the stator makes the magnetic flux extend through the case and reduces flux canceling in the coils of the stator. The distribution of the magnetic field, the electromotive force, and the driven power of the mover were calculated by numerical simulations in order to determine the size of the linear generator. A linear generator and experimental apparatus were built on the basis of the simulation. The performance characteristics were tested in experiments, and the produced linear generator was confirmed to be useful as an onboard auxiliary power supply. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(3): 94– 100, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20751     

横向磁场电励磁磁通切换磁悬浮直线电机温度场有限元分析

研究用于轨道交通的横向磁场电励磁磁通切换磁悬浮直线电机特殊结构下的温升问题,设计冷却系统以保证电机正常运行。分析电机的结构和运行原理,建立了三维稳态温度场数学模型,并推导出边界条件方程。考虑电机各部分热交换的情况,确定各材料的导热系数以及电机不同部分的对流换热系数。通过有限元方法计算出电机的铜损耗与铁损耗,并求出相应的生成热。利用三维有限元法对电机不同工况下的温度场进行计算,得到了电机铁心、电枢、励磁绕组的温度场分布情况。最后,设计冷却系统,比较自然风冷和强制水冷的温度分布,证明该冷却系统装置的可行性和合理性。     

混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机的温升特性分析

针对混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机(HEFSLMSM)的特殊结构,深入分析不同工况下的温升特性。研究HEFSLMSM的结构及其运行原理,建立三维稳态温度场数学模型和边界条件方程。考虑电动机各部分热交换的情况,确定各材料的导热系数以及电动机不同部分的对流换热系数。通过有限元方法计算电动机的铜耗与铁耗,并求出相应的生成热。在有限元软件中计算出自然散热情况下空载及负载时的温度变化。在原模型的基础上进行冷却系统的设计,分别计算安装冷却装置后不同工况下的温度场分布。通过自然风冷和强制水冷条件下的温度对比,证明了冷却装置设置的合理性和可行性。     

城市轨道交通中直线感应电机的非线性设计

本文提出用于城市轨道交通系统的直线感应电机(LIM)的非线性设计方法.该方法采用二维时步有限元法和外部驱动电路联立求解,考虑LIM的磁轭和背铁材料中的磁饱和现象和运动速度对端部效应的影响,直接计算出LIM在起动和正常工况运行时的电流、电压、磁密、推力、效率等参数.与传统的线性设计方法相比,非线性设计得到的电流与推力关系更为准确,为正确选择电机的冷却容量和驱动变频器的伏安容量提供了可靠的依据.计算实例验证了新方法的有效性.