考虑精确磁通的电磁加载装置等效磁路建模

为提高电磁加载装置在控制应用时的模型预测快速性与精确性,考虑电磁加载装置硅钢片表面涡流磁场生成因素与不同轴偏心下有效气隙长度,采用非线性方程拟合硅钢片磁化曲线,建立包含磁极边缘效应、磁极铁心、转子硅钢片动态磁阻与涡流磁场的电磁加载装置非线性等效磁路模型。研究了硅钢片表面涡流磁场生成因素与气隙磁场分布,并与有限元仿真结果比较分析。应用该模型在水润滑轴承试验台上进行电磁加载力测试试验。研究结果表明:等效磁路法对磁场分布的表征与有限元法一致,且对气隙的计算更为精确;电磁加载力稳态误差小于4%,响应时间低于0.55 s。

基于等效磁路网络法的均匀正交磁场对环形磁芯等效电感的影响

电源中的磁性元件对外部磁场天然敏感,其工作特性直接影响电源的输出特性。实现背景磁场的建模是研究电源中磁性元件受强杂散磁场干扰问题的重要前提,但目前关注这一应用场景的相关研究较少,且常用的电磁场分析方法难以兼顾计算的精度和效率。基于等效磁路网络法提出了一种杂散磁场效应的分析方法,该方法将研究对象等效生成磁路单元,离散形成网络模型,并通过求解等效磁路系统方程得到模型的场量分布。以一款具体的环形铁氧体磁芯为例,利用等效磁路网络法计算了环形磁芯在直流激励和均匀正交磁场下的场量分布,分析了背景磁场对其等效电感的影响。通过对比等效磁路网络法与有限元法的计算结果,验证了该方法的准确性与高效性,且适用于电源受背景磁场干扰问题的分析。

基于三维磁场分析建立电磁铁等效磁路的研究

以工程实际中应用广泛的典型拍合式电磁铁为研究对象,进行三维磁场有限元分析,并通过实验验证分析结果,以分析得到的电磁铁空间磁场分布为依据,建立起电磁铁的等效磁路.结果表明,该等效磁路兼具传统磁路计算快捷和直接磁场计算精度高的特点,大大地提高了磁路计算的精度,可以用于建立其他结构型式电磁铁的精确等效磁路.

基于三维磁场仿真分析的含永磁继电器等效磁路模型的建立

具有非线性B-H特性曲线永磁体的等效是影响含永磁继电器等效磁路计算准确度的重要因素之一。首先通过有限元软件对永磁进行三维磁场仿真分析,获得永磁各截面磁感应强度分布曲线,根据曲线特点对永磁进行分段等效,给出各段永磁等效磁动势的求解方法。在此基础上,针对某型号含永磁继电器磁系统的具体结构,建立其等效磁路模型,计算继电器的吸力特性。最后将计算结果与三维有限元磁场仿真结果及实际测试结果进行比较,该磁路模型能够将吸力计算误差减小到10%以内,成为继电器可靠性设计计算吸力特性的有效方法。

双凸极变速永磁电机的变结构等效磁路模型

建立了双凸极变速永磁电机的变结构等效磁路模型 ,推导了气隙比磁导计算公式 ,通过求解所建立的非线性等效磁路方程 ,以计算电机的静态特性。计算中计及铁磁材料的非线性以及永磁磁场与电枢反应磁场之间的相互影响。通过引入适当的修正系数 ,使计算结果与有限元结果吻合。以新提出的 12 / 8极双凸极永磁电机为算例 ,对电机的永磁磁链 ,空载电势 ,电感等静态特性进行了全面的分析计算 ,并考虑了转子斜槽对静态特性的影响 ,所得结果与实测值一致 ,基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (5 95 0 70 0 1)。表明该文所提出的分析理论和方法可以快速、有效地分析计算双凸极永磁电的磁场及静态特性 ,适合于需要考虑不同结构参数对电机特性影响的应用场合 。

表面-内置式永磁转子同步电机等效磁路法特性分析

针对有限元法计算分析电机的复杂性和耗时长等特点,采用等效磁路法分析一种表面-内置式永磁转子同步电机工作特性。建立电机开路状态表面式与内置式永磁体串并联励磁结构等效磁路模型,根据表面-内置式永磁转子磁路结构特点,得到开路状态简化等效磁路模型,计算电机励磁磁场分布、电枢绕组反电势和磁通链;分别建立电机电枢反应下直轴和交轴简化等效磁路模型,求解电机负载磁场分布、电枢反电势和输出电磁转矩;建立电机有限元模型,分析求解电机开路和负载状态电磁特性;建立试验平台,进行试验样机空载和负载测试试验。对比分析简化等效磁路模型、有限元模型计算结果和试验样机测试结果,验证了所提出的等效磁路模型的正确性与合理性。

基于磁场和等效磁路的磁通变换器特性仿真和优化设计

通过有限元方法计算磁通变换器的三维磁场和静特性,再联立线圈电路瞬态方程和铁心机械运动方程,运用四阶龙格-库塔法求解动特性,分析了放电电容容量和电压、线圈匝数对动静特性的影响。根据磁通变换器的三维磁场分布采用磁场分割法进行磁路拟合,利用该等效磁路实现了动态特性和静态特性的同步优化。实验结果表明,该方法计算精度高,并能达到静态特性和动态特性的综合最优化,克服了已有设计方法中对动态特性和静态特性分步优化的缺点。

磁通反向电机的变网络等效磁路模型

磁通反向电机(Flux-Reversal Machine,FRM)是一种新型双凸极永磁电机,当前对FRM的研究大都基于有限元分析法进行,但该方法在分析速度和使用的方便性上尚不令人满意。本文基于变网络等效磁路法分析FRM,建立了FRM的变网络等效磁路模型,推导了气隙磁导计算公式,并用节点磁位法得到FRM的非线性等效磁路方程,通过求解该方程,对电机的绕组磁链、空载感应电动势、电感等静态特性进行了分析计算。实验结果表明了所述理论和方法的正确性和有效性。

平动式啮合电机的非线性等效磁路模型

针对平动式啮合电机独特的运行原理和磁场分布,建立了适合对该电机运行性能进行分析的非线性等效磁路模型。该模型借用磁力线和等磁位线互换的方法,将磁力线分布不均匀的磁通管引入到模型中,在对电机磁场分布不均和磁路局部饱和现象进行有效处理的同时,减少了模型中磁通管单元的数量,使模型简化并兼顾了求解精确度。在该模型的基础上,推导了电机绕组满足的以绕组磁链为状态变量的微分方程,建立了电机稳态运行分析的数学模型。对样机单相导通状态下的稳态运行特性进行了仿真分析,其结果与非线性磁参数法所得结果相吻合,表明该模型可以作为平动式啮合电动机性能分析和优化设计的有效手段。

混合励磁磁通切换电机等效磁路模型

混合励磁磁通切换电机(flux-switching hybrid excitationmachine,FSHM)是一种新型定子励磁型交流无刷电机,具有磁链双极性、结构简单、功率密度高、运行可靠等优点。改变电励磁绕组电流的大小和方向,实现了对永磁气隙磁场的有效调节与控制,而引入导磁磁桥可提升气隙磁场调节范围。以建立电枢绕组磁链最大位置的等效磁路模型为切入点,推导了峰值磁通表达式,探索了磁桥段相对磁导率的估算方法,结合有限元仿真分析了磁桥厚度变化与磁桥式FSHM初始气隙磁密、磁桥磁密、气隙磁场调节能力、磁力线路径转移等特性的关系。样机的有限元仿真及实验结果与等效磁路模型预测趋势基本一致,验证了建模方法与理论分析的正确性,可用于指导磁通切换电机的设计与性能分析。

基于等效磁路法的轴向永磁电机效率优化设计

针对双转子单定子模块化轴向永磁电机的磁场和性能计算,基于等效磁路法提出一种快速计算模型,探讨了定子内外径、永磁体轴向长度、气隙长度等参数对电机损耗和效率的影响。针对一台30k W定子模块化轴向永磁电机进行了效率优化设计,进一步利用所提出的等效磁路模型计算了电机气隙和定子齿的磁通密度波形、感应电动势等。该模型考虑了磁路饱和、电枢反应、漏磁通以及定转子相对运动的影响,将计算结果与有限元法进行对比,验证了模型的正确性与优化设计的有效性。

基于ANSOFT15.0等效磁路理论应用仿真与实验

通过电磁铁设计实例,借助ANSOFT15.0软件的可视化功能,将复杂的磁路理论问题进行了简化,印证原理性逻辑描述,降低了学生理解的难度。实验证明,磁路的仿真模型、理论计算以及实际测量三者的结果具有一致性,证明了ANSOFT15.0仿真平台实验方法的有效性,为相关课程实验教学提供了一条新的思路。

轴向磁场盘式永磁电机等效磁路网络及气隙漏磁的分析计算

为避免在轴向磁场盘式永磁电机的初始设计及优化设计中,使用三维有限元(3DFEM)方法计算漏磁系数时耗费的巨大的建模及计算时间,建立该种电机的等效磁路网络模型,并计算组成该模型的各等效磁阻,得到该种电机漏磁系数的解析表达式。通过3D-FEM方法及样机永磁电动势的试验测试,证明本文给出的轴向磁场盘式永磁电机等效磁路网络模型及漏磁计算的正确性。

基于等效磁路法的平动式啮合电动机静态转矩求解

阐述了平动式啮合电动机的结构和工作原理并采用等效磁路法建立了平动式啮合电动机的准线性分析模型。通过分析电机二维磁场分布和考虑电机特殊的电磁结构,提出了用三种磁通管单元来近似磁场分布,并借用磁力线和等磁位线互换的方法,将磁力线分布不均匀的磁通管引入到分析模型中,有效的处理了平动式啮合电动机中的磁场分布不均匀和磁路局部饱和,使分析模型得到简化并兼顾了求解精度。其静态转矩计算结果与有限元结果相吻合,验证了分析模型的合理性和准确性,表明该模型可以作为平动式啮合电动机结构优化设计的有效分析手段。

新型盘式横向磁通电机三维等效磁路研究

横向磁场永磁电机具有低转速、高转矩密度特点,在介绍横向磁通永磁电机发展的基础上,针对电动车轮毂驱动设计一种新型盘式横向磁通电机,通过三维有限元和三维磁网络法分析了磁通磁阻,建立了磁路模型,研究新型盘式电机磁阻对气隙磁密的影响,并对样机气隙磁密分布进行计算,平均气隙磁密与有限元仿真分析结果基本一致。研究表明所提出拓扑结构的合理性和研究方法的正确性。

磁通反向直线旋转永磁电机三维非线性等效磁路模型分析

该文通过在三维磁路结构中增加可变磁阻单元,建立磁通反向直线旋转永磁电机的三维非线性等效磁路模型,首先采用磁节点法推导此电机定子、动子的磁阻表达式;其次采用二维有限元法确定可变磁阻单元磁阻的变化规律,其磁阻值随动子的直线和旋转运动位置的不同从0到无穷大周期性变化;然后采用分割的方法推导电机气隙磁导的表达式;最后通过迭代的方法对其空载气隙磁通密度等电磁特性进行计算分析,与三维有限元法相比,计算时间大大降低。此模型可以将定子铁心材料的饱和、永磁的局部漏磁、极间漏磁考虑在内,其反电动势、齿槽转矩/直线定位力的计算结果与三维有限元法和实验测量的结果基本保持一致,验证了此等效磁路模型的正确性和有效性。

谐波激励下铁心等效磁路长度及接缝区损耗特性

为了研究谐波对变压器铁心等效磁路长度与接缝区域损耗的影响,文中基于完全按照电力变压器的标准设计和制作的叠片铁心模型,在不同谐波激励条件下,对铁心模型的等效磁路长度与接缝区域的损耗特性进行试验研究。研究表明:谐波阶次与谐波相位对铁心的磁路长度影响不是很大,在谐波条件下分析计算铁心的磁滞回环或磁化曲线时,可近似选择铁心的几何平均长度作为有效的磁路长度;不同谐波阶次与不同谐波相位激励下,铁心接缝区域比总损耗特性的变化规律大致相同:当磁通密度小于0.5 T时,接缝区的损耗近似为零;当磁通密度高于1 T时,接缝区的损耗出现明显的上升趋势。文中所用方法和所得结论对变压器产品的电磁分析和优化设计具有一定的指导意义。

基于等效磁路法的永磁同步电机特性分析

针对有限元法在电机设计初期计算量大且耗时长的特点,为8极9槽永磁同步电机提出了一种相对简单且准确的等效磁路法计算模型。模型中把一个永磁体根据磁路分为几部分,给出了考虑永磁体通过定子齿端部产生漏磁时的永磁体模型。该等效磁路网络同时考虑了磁路饱和、齿槽效应和电枢反应等现象。永磁体漏磁不进入电枢绕组,对绕组磁链和电枢反电势并不起作用,因此在模型中把该漏磁单独考虑。通过迭代的方法,来求解铁心磁导。采用节点磁位法来求解该模型网络,得到电机的磁场分布。在此基础上对电机绕组磁链、电枢反电势和齿槽转矩等特性进行分析计算。同时建立了2D有限元模型,对电机磁场和特性进行分析。最后将等效磁路法模型和有限元模型得到的结果进行对比,验证了等效磁路模型的正确性。

基于等效磁路法的轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性分析

轴向磁场磁通切换型永磁(AFFSPM)电机是一种轴向长度短、转矩密度高的新型永磁电机。该电机磁场呈三维分布,与径向磁场电机不同,需要对该电机进行三维有限元分析,从而增加了电机分析和优化时的计算时间和成本。基于等效磁路法分析了AFFSPM电机的静态特性,建立了AFFSPM电机的非线性等效磁路模型,采用该模型计算、分析了气隙磁密、空载永磁磁链、反电动势和电感等特性,并与采用三维有限元方法的计算结果进行比较,验证了AFFSPM电机等效磁路模型的准确性,表明等效磁路模型适用于AFFSPM电机初始设计和分析。

磁极分割型混合励磁电机等效磁路法分析

针对转子磁极分割型混合励磁电机结构的特点,分析导出该结构通用的等效磁路模型,并计算出其主要性能,最后用三维有限元方法对一台径向式结构的样机进行分析计算。磁路分析与有限元计算结果基本吻合,验证了等效磁路分析方法的有效性。